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由IBM构建的AI可以帮助有机化学家找到合成药物的

时间:2019-01-14 06:41

来源:未知作者:admin 点击:

  通过将原子视为字母和分子作为单词,IBM的人工智能软件现在采用计算机用于翻译语言的相同方法来预测有机化学反应的结果,这可以加速新药的开发。

  在过去的50年里,科学家们一直试图教授计算机化学的工作原理,以便计算机可以帮助预测有机化学反应的结果。然而,有机化学品可能非常复杂,并且模拟它们的行为可能是耗时且不准确的。

  相反,IBM的研究人员采用了通常用于翻译语言的AI程序,并将其应用于有机化学。“我们不是将英语翻译成德语或中文,而是使用相同的人工智能技术查看数十万或数百万种化学反应,并让它学习有机化学语言的基本结构,然后尝试预测可能的有机化学反应的结果,“研究报告的共同作者,苏黎世IBM研究院的Teodoro Laino说。

  “我们希望帮助化学家设计有机化合物的新合成路线,”Laino说。合成药物和其他复杂的有机化合物通常是一项艰巨的任务,“可能需要30或40步,”他解释说。“商业部门需要付出巨大努力才能找到捷径,跳过几个步骤,从而减少时间,提高产量。”

  新的AI程序是一个人工神经网络,其中被称为神经元的组件被提供数据并合作解决问题,例如翻译句子。然后神经网络反复调整其神经元之间的连接,并观察这些新的连接模式是否更好地解决问题。随着时间的推移,神经网络发现哪种模式最适合计算解决方案,模仿人类大脑中的学习过程。“它通过类比推理和学习,这与现实生活中的顶级专业有机化学家非常相似,”Laino说。

  就像一个长大成语言的孩子可能不知道如何,例如,它的变形和变形如何工作,但仍然知道如何说它,这个新的人工智能软件从未学习有机化学如何工作的规则,但仍然可以制作关于化学反应结果的预测。如果AI认为化学反应可能有多种结果,它将提供根据可能性排序的多种解决方案。

  “它可以达到高达80%的准确率,”该研究的共同作者,苏黎世IBM研究院的Philippe Schwaller说。

  Schwaller说,到目前为止,AI处理的最大分子有大约150个原子。“如果需要的话,没有理论上我们无法使用更长的分子,”该研究的共同作者,苏黎世IBM研究院的ThophileGutdin说。

  在未来,“我们计划通过云服务向所有人提供这种服务,”Gaudin说。“我们还希望达到90%甚至更高的准确度。一种方法是,不仅仅是一般的有机化学模型,我们还有更专注的模型专注于特定类别的有机化学反应。”

  此外,未来研究人员可能会将温度,溶剂和pH等因素纳入AI学习的化学反应中。然而,这需要仔细检查所有这些额外数据的准确性,Laino说。

  此外,“我们还希望进行社会实验,我们找到有机化学专家,看看我们的模型如何与它们竞争,”Gaudin说。

  由于人工智能并不完美,有机化学家仍需要跟进其工作。“我们没有创造这个工具来取代有机化学家,而是帮助他们,”Laino说。

  12月4日,科学家们在加州长滩的神经信息处理系统会议上详细介绍了他们的发现。

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