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人工智能 (AI) 系统自主进行化学研究  

科学家们成功地将最新的人工智能工具(例如 GPT-4)与自动化集成,开发出能够自主设计、规划和执行复杂化学实验的“系统”。 “Coscientist”和“ChemCrow”是最近开发的两个基于人工智能的系统,它们展示了新兴功能。在GPT-4(OpenAI最新版生成式AI)的驱动下,Coscientist展示了先进的推理和实验设计能力。 ChemCrow 有效地自动化了一组任务并执行了化学试剂的发现和合成。 “Coscientist”和“ChemCrow”提供了一种与机器协同进行研究的新方法,可以方便地在自动化机器人实验室中执行实验任务。  

生成式人工智能是指通过计算机程序创建或生成新内容。 17 年前的 2007 年问世的谷歌翻译就是生成式翻译的一个例子 人工智能 (人工智能)。它从给定语言(输入)生成翻译(输出)。 开放A是 ChatGPT ,微软的 副驾驶, 谷歌 诗人、Meta(以前的 Facebook)的 骆驼 , 埃隆马斯克的 格罗克 等是目前可用的一些重要的人工智能工具。  

ChatGPT 于去年 30 年 2022 月 1 日推出,现已非常受欢迎。据称,5天之内就获得了100万用户,两个月内就获得了XNUMX亿月活用户。 ChatGPT 基于大型语言模型 (LLM)。关键原则是 语言 建模,即使用数据对模型进行预训练,以便模型在出现提示时预测句子中接下来会发生什么。因此,语言模型 (LM) 对给定前一个单词的自然语言中的下一个单词进行概率预测。当基于神经网络时,它被称为“神经网络语言模型”,其中数据的处理方式类似于人脑。大型语言模型(LLM)是一种大型模型,可以执行各种自然语言处理任务以实现通用语言理解和生成。 Transformer 是用于构建 ChatGPT 的神经网络架构。 “GPT”这个名字是“生成式预训练变压器”的缩写。 OpenAI 使用基于 Transformer 的大型语言模型。  

GPT-4ChatGPT 的第四个版本于 13 年 2023 月 4 日发布。与仅接受文本输入的早期版本不同,GPT-XNUMX 接受图像和文本输入(因此第四个版本不使用前缀 Chat)。这是一个大型多式联运模型。 GPT-4 涡轮增压, 于 06 年 2023 月 4 日推出,是 GPT-XNUMX 的改进且更强大的版本。  

科学家 由五个交互模块组成:规划器、网络搜索器、代码执行、文档和自动化。这些模块相互交换消息,以进行网络和文档搜索、代码执行和实验性能。交互是通过四个命令进行的——“GOOGLE”、“PYTHON”、“DOCUMENTATION”和“EXPERIMENT”。  

规划器模块是主要模块。它由 GPT-4 驱动,负责规划。根据用户发出的简单的疼痛文本提示,规划器向其他模块发出必要的命令来收集知识。网络搜索器模块也是法学硕士,由 GOOGLE 命令调用,以搜索互联网和相关子操作以进行有效规划。代码执行模块通过PYTHON命令执行代码。该模块不使用任何法学硕士。文档模块通过 DOCUMENTATION 命令来检索和总结必要的文档。基于此,规划器模块向自动化模块调用 EXPERIMENT 命令来执行实验。  

在适当的提示下, 科学家 正确合成了止痛药扑热息痛和阿司匹林以及有机分子硝基苯胺和酚酞以及许多其他已知分子。规划器模块可以优化反应以获得最佳反应产率。  

在另一项研究中,法学硕士化学试剂 化学乌鸦 自主规划并合成了一种驱虫剂、三种有机催化剂,并指导了一种新型发色团的发现。 ChemCrow 在自动化各种化学任务方面非常有效。  

这两个非有机的人工智能系统, 科学主义者 和 化学乌鸦 展示自主规划和执行合成已知分子和发现新分子的化学任务的新兴能力。他们具有先进的推理、解决问题和实验设计的能力,可以在化学研究中派上用场。  

非专家可以利用此类人工智能代理系统来执行化学中的常规任务,从而减少成本和工作量。它们还有可能加快新分子的发现  

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参考文献:  

  1. 博伊科,DA, 和l 2023年。具有大型语言模型的自主化学研究。自然 624, 570–578。发布日期:20 年 2023 月 XNUMX 日。DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06792-0  
  2. 卡内基梅隆大学 2023 年新闻 – CMU 设计的人工智能科学家实现科学发现自动化。发布于 20 年 2023 月 XNUMX 日。可在 https://www.cmu.edu/news/stories/archives/2023/december/cmu-designed-artificially-intelligent-coscientist-automates-scientific-discovery  
  3. 布兰上午, 等 2023. ChemCrow:用化学工具增强大语言模型。 arXiv:2304.05376v5。数字编号: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.05376 

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AI入门讲座:

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乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
科学记者| 《科学欧洲》杂志创始人编辑

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