De architectuur van het systeem met onder een (slechte) foto van een deel van het robotlab (afb: Gabe Gomes et. al/Nature)

Aan de Carnegie Mellonuniversiteit in de VS hebben onderzoekers een systeem opgezet, dat niet alleen de bereiding van scheikundige verbindingen kan plannen, maar die planning ook kan uitvoeren met behulp van labrobots. Als je Coscience, zo wordt dat systeem genoemd, vraagt om ibuprofen te synthetiseren, zoekt het ki-systeem de benodigde stoffen en reactieomstandigheden op en vertelt de robotassistent wat die moet doen. De laborant kan wel inpakken of…?
“Het is voor het eerst dat een niet-organische intelligentie complexe reacties plant, ontwerpt en uitvoert”, zegt Gabe Gomes. De ingewikkeldste reacties die Coscientist heeft uitgevoerd zijn met palladium gekaptalyseerde kruiskoppelingen waarvoor de bedenkers in 2010 de Nobelprijs voor de scheikunde voor hebben gekregen (Richard Heck, Ei-ichi Negishi en Akira Suzuki). Het was ook de eerste keer dat het ki-systeem zelf de code schreef voor de taken die de labrobots moesten uitvoeren.
Het ki-systeem is gebaseerd op grote taalmodellen zoals ChatGPT. Coscientist was ook uitgerust met verschillende programmatuursystemen die de onderzoekers eerst afzonderlijk en daarna gezamenlijk beproefden.
“We probeerden alle mogelijke taken in de wetenschap in kleine stukjes op te splitsen en vervolgens stukje bij beetje tot het grotere geheel te construeren”, zegt medeonderzoeker Daniil Boiko, die de algemene architectuur van Coscientist en de bijbehorende experimentele opdrachten ontwierp. “Uiteindelijk hebben we alles bij elkaar gebracht.”
Die modules gaan over het opzoeken van informatie, het lezen van technische handleidingen, hoe de labrobots moeten worden aangestuurd, hoe code voor het uitvoeren van die taken geschreven moet worden, het analyseren van het eindresultaat en wat er eventueel veranderd moet worden.

Coscience kreeg de opdracht om aspirine te maken, acetaminofeen (paracetamol) en ibuprofen. Overigens kreeg alleen ChatGPT-4 het voor elkaar om een aanvaardbare kwaliteit van ibuprofen te maken en de onderzoekers moesten Coscience, die niet kan zien, ook wel eens op een ideetje brengen zoals het gebruik van chemicaliën met een andere kleur.

Meesterproef

De meesterproef voor Coscience was de opdracht: voer Susuki- en Sonogashirareacties uit, vernoemd naar de ‘uitvinders’ Akira Suzuki and Kenkichi Sonogashira. Dat gebeurde al in de jaren 70. Die reacties en hun grote invloed, onder meer, op de ontwikkeling van medicijnen maar ook organische halfgeleiders werd pas in 2010 door de Nobelprijscommissie erkend. Vreemd genoeg behoorde Sonogashira niet tot de prijswinnaars.

Coscientist zocht de informatie vooral op de (Engelstalige) Wikipedia, maar gebruikte ook wetenschappelijker bronnen die die reacties beschreven. In minder dan vijf minuten had het systeem door wat het moest doen om de moeilijke opdracht uit te voeren. Puntje van orde is dat de onderzoekers nog wel voor de benodigde verbindingen moesten zorgen maar toen ging de labassistent toch aan der slag. Onderweg verbeterde Coscientist nog een foutje. Het resultaat mocht er zijn, stellen de onderzoekers.

De onderzoekers denken dat het systeem een oplossing zou kunnen zijn voor het gapende gat tussen de, uitgestrekte, ononderzochte natuur en het tekort aan opgeleide wetenschappers. Daarnaast worden systemen nooit moe en werken dag en nacht door. Bovendien kunnen onderzoekers die niet op dit terrein zijn ingevoerd daar ook gebruik van maken. Gomes noemt Coscientist een ‘gigantische democratisering van bronnen en kennis’. Dat zal best, maar wat als Coscientist niks op het wereldwijde web kan vinden….

Bron: scinex.de