Het evolutionaire algoritme voor moleculen zou voor vele toepassingsgebieden te gebruiken zijn (afb: Frank Glorius et. al/Cell)

Een groep onderzoekers rond Frank Glorius van de universiteit van Münster (D) heeft een (evolutionair) algoritme ontwikkeld waarmee de structuur van verbindingen is te ‘voorspellen’, maar ook de kwantummechanische of therapeutische eigenschappen van een molecuul en zelfs of die stof giftig zou kunnen zijn voor de mens. Het gebruik van het systeem zou geen bijzondere vakkennis vereisen, stellen de onderzoekers. Ze zou in feite bruikbaar zijn in combinatie met vrijwel alle chemische (moleculaire) databestanden
Evolutionaire algoritmen zijn rekenmethoden die geïnspireerd zijn door de evolutietheorie en de mechanismen van de erfelijkheidsleer. Het algoritme zoekt bepaalde structuren in een verbinding die voor bepaalde toepassingen interessant kunnen zijn. Welke dat zijn is uiteraard afhankelijk van het databestand waar zo’n ki-systeem zijn wijsheid vandaan heeft en welke vragen er gesteld worden.
Zo’n systeem zou bijvoorbeeld kunnen helpen bij het zoeken van nieuwe geneesmiddelen en bij het vinden van een bereidingswijzen voor gekozen verbindingen. Afhankelijk dus van het gekozen toepassingsgebied en de gestelde vragen krijgen de gebruikers nauwkeurige ‘vingerafdrukken’ van verbindingen, beloven de algoritme’bouwers’.

Om dat allemaal voor elkaar te krijgen moesten de onderzoekers de moleculen eerst in een voor de computer begrijpbare vorm omzetten. Aangezien dit geen fonkelnieuw vakgebied is, zijn er inmiddels al enkele manieren ontwikkeld om dat te doen. Het is echter lastig te voorzien welke van die mogelijkheden voor het beantwoorden van bepaalde vragen de beste is.

‘Vingerafdruk’

Zoals gezegd zoekt het algoritme de beste ‘vingerafdruk’ van een verbinding. Daarbij kiest de rekenmethode die ‘afdruk’ die de beste voorspelling geeft, staat er in het persbericht, maar hoe ‘weet’ dat systeem dat (vraag ik=as als volslagen leek)? “Net als in de natuur gebruiken we daarmee mutaties, toevallige veranderingen van bepaalde onderdelen van die ‘vingerafdrukken’ of we recombineren de onderdelen van twee ‘vingerafdrukken'”, zegt medeonderzoeker Felix Katzenburg.

Glorius: “In andere onderzoeken worden moleculen vaak door kwantificeerbare eigenschappen beschreven. Dit algoritme bepaalt de relevante molecuulstructuren automatisch. Daardoor ontstaan er geen systematische fouten die onderzoekers kunnen veroorzaken.”
Een groot voordeel van het systeem zou zijn dat valt na te gaan waarop een voorspelling is gebaseerd. Een groot probleem (een van de) van ki-systemen is dat de ‘redenering’ zich in het duister voltrekt en dus het getoonde resultaat lastig te beoordelen valt. Zo is bij dit algoritme te zien welke reactie de voorkeur heeft boven een andere er waarom, als het gaat om de synthese (het ‘bereiden’) van een verbinding.

Overigens zijn de onderzoekers wel zo eerlijk te bekennen dat het ki-systeem niet altijd op het beste resultaat uitkwam. Katzenburg: “Als bijvoorbeeld bij een verbinding erg veel menselijke kennis een rol speelt of als er zeer veel gegevens beschikbaar zijn, dan zijn andere ki-vormen zoals neurale netwerken in het voordeel.” In zulke gevallen zou het kunnen zijn dat het gebouwde algoritme ook door ‘leken’ gebruikt moest kunnen worden en kon werken met elk moleculair databestand waardoor je een niet helemaal volmaakt systeem krijgt (zo dat al mogelijk is).

Bron: idw-online.de