يمكّن إطار عمل جديد للذكاء الاصطناعي يسمى MOSAIC، وهو اختصار لـ "متخصصون متعددون مُحسَّنون للتنبؤ الكيميائي بمساعدة الذكاء الاصطناعي"، الكيميائيين من الاستفادة من مجموعة واسعة من المعرفة الخاصة بالتفاعلات الكيميائية لتسريع اكتشاف مركبات جديدة. طور الباحثون هذا النظام لمواجهة التحدي المتزايد المتمثل في غربلة مئات الآلاف من التفاعلات الكيميائية الجديدة التي يتم الإبلاغ عنها سنويًا، مما يجعل من الصعب ترجمتها إلى تجارب عملية.

يعتمد MOSAIC، المبني على بنية Llama-3.1-8B-instruct، على شبكة من 2498 "خبيرًا" متخصصًا في الذكاء الاصطناعي تم تدريبهم داخل مساحات مجمعة بتقنية فورونوي، وفقًا لدراسة نشرت في مجلة Nature. يتيح هذا النهج للنظام إنشاء بروتوكولات تجريبية قابلة للتكرار والتنفيذ، كاملة مع مقاييس الثقة، للتخليق الكيميائي المعقد. حقق النظام معدل نجاح بلغ 71٪ في التحقق التجريبي، مما أدى إلى إنشاء أكثر من 35 مركبًا جديدًا قابلاً للتطبيق في المستحضرات الصيدلانية وعلوم المواد والمواد الكيميائية الزراعية ومستحضرات التجميل.

يعالج تطوير MOSAIC عنق الزجاجة الحرج في البحث الكيميائي. إن الحجم الهائل من الأدبيات العلمية يجعل من الصعب على نحو متزايد على الكيميائيين تحديد وتنفيذ التفاعلات الجديدة الواعدة. أظهرت نماذج اللغة الكبيرة (LLMs) إمكانات في هذا المجال، ولكن إنشاء أنظمة تعمل بشكل موثوق عبر تحولات متنوعة ومركبات جديدة كان يمثل تحديًا. يتغلب MOSAIC على ذلك من خلال الاستفادة من الذكاء الجماعي لملايين بروتوكولات التفاعل.

يتخصص خبراء الذكاء الاصطناعي داخل MOSAIC بناءً على تجميع فورونوي، وهي تقنية تقسم الفضاء الكيميائي إلى مناطق متميزة. يتيح ذلك لكل خبير التركيز على مجال معين من الكيمياء، مما يحسن الدقة والكفاءة الكلية للنظام. وأشار مؤلفو الدراسة: "من خلال إنشاء هؤلاء الخبراء المتخصصين، يمكننا تسخير نطاق أوسع بكثير من المعرفة مما سيكون ممكنًا باستخدام نموذج ذكاء اصطناعي واحد للأغراض العامة".

تمتد آثار MOSAIC إلى ما هو أبعد من مجرد تسريع الاكتشاف الكيميائي. من خلال توفير بروتوكولات تفصيلية وقابلة للتنفيذ، يمكن للنظام أيضًا المساعدة في تحسين قابلية تكرار البحث الكيميائي. هذا مصدر قلق متزايد في المجتمع العلمي، حيث لا يمكن تكرار العديد من الدراسات المنشورة بسهولة. توفر مقاييس الثقة الخاصة بـ MOSAIC أيضًا معلومات قيمة للكيميائيين، مما يسمح لهم بتحديد أولويات التفاعلات الواعدة.

يتصور الباحثون MOSAIC كأداة يمكن استخدامها من قبل الكيميائيين الأكاديميين والصناعيين على حد سواء. لديه القدرة على تبسيط عملية اكتشاف الأدوية وتصميم المواد ومجالات أخرى من البحث الكيميائي. يعمل الفريق الآن على توسيع قدرات النظام واستكشاف تطبيقات جديدة. قد تتضمن التطورات المستقبلية دمج مصادر بيانات إضافية، وتحسين دقة مقاييس الثقة، وتطوير طرق جديدة لتصور النظام والتفاعل معه.