يُمكّن إطار عمل حسابي جديد يُدعى MOSAIC، وهو اختصار لـ "متخصصون مُحسَّنون متعددو الأوجه للتنبؤ الكيميائي بمساعدة الذكاء الاصطناعي"، الكيميائيين من الاستفادة من خزان واسع من المعرفة بتفاعلات كيميائية، مما قد يسرع اكتشاف وتخليق مركبات جديدة. وقد طور الباحثون هذا النظام لمواجهة التحدي المتزايد المتمثل في تصفح المشهد المتسع باستمرار للأدبيات العلمية، حيث يتم الإبلاغ عن مئات الآلاف من التفاعلات الكيميائية الجديدة كل عام.

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 (Voronoi-clustered spaces). يسمح هذا النهج للنظام بإنشاء بروتوكولات تجريبية قابلة للتنفيذ والتكرار، كاملةً بمقاييس الثقة، لعمليات التخليق الكيميائي المعقدة. يسلط البحث، الذي نُشر في مجلة Nature، الضوء على قدرة النظام على تحقيق معدل نجاح بنسبة 71٪ في التحقق التجريبي، مما أدى إلى إنشاء أكثر من 35 مركبًا جديدًا قابلة للتطبيق في مجالات متنوعة مثل المستحضرات الصيدلانية وعلوم المواد والكيمياء الزراعية ومستحضرات التجميل.

التحدي الأساسي الذي يعالجه MOSAIC هو عنق الزجاجة في ترجمة التفاعلات الكيميائية المبلغ عنها إلى تجارب عملية. في حين أظهرت نماذج اللغة الكبيرة (LLMs) وعدًا في هذا المجال، إلا أن تطبيقها بشكل موثوق على تحولات متنوعة عبر مركبات جديدة لا يزال يمثل عقبة. يتغلب MOSAIC على ذلك من خلال إنشاء نظام ذكاء جماعي، حيث يتخصص كل خبير في الذكاء الاصطناعي في مجال معين من فضاء التفاعل الكيميائي.

وأوضح باحث رئيسي في المشروع: "إن الحجم الهائل للأدبيات الكيميائية يجعل من الصعب على الباحثين الأفراد مواكبة جميع المعلومات ذات الصلة". "يقدم MOSAIC طريقة للاستفادة من المعرفة الجماعية المضمنة في هذه المنشورات، مما يسرع وتيرة الاكتشاف الكيميائي."

تمتد آثار هذه التكنولوجيا إلى ما هو أبعد من مجرد تسريع البحث. من خلال توفير بروتوكولات تفصيلية وقابلة للتنفيذ، يمكن لـ MOSAIC إضفاء الطابع الديمقراطي على الوصول إلى تقنيات التخليق الكيميائي المتقدمة، مما قد يمكّن الباحثين ذوي الموارد المحدودة. علاوة على ذلك، فإن قدرة النظام على التنبؤ بنتيجة التفاعلات المعقدة يمكن أن تقلل الحاجة إلى التجارب المكلفة والمستهلكة للوقت القائمة على التجربة والخطأ.

يمثل تطوير MOSAIC خطوة مهمة إلى الأمام في تطبيق الذكاء الاصطناعي على التخليق الكيميائي. مع استمرار تطور نماذج الذكاء الاصطناعي وزيادة القدرة الحاسوبية، فمن المرجح أن تلعب هذه الأنظمة دورًا متزايد الأهمية في تسريع الاكتشاف العلمي عبر مجموعة واسعة من التخصصات. ستركز الأبحاث المستقبلية على توسيع نطاق MOSAIC ليشمل نطاقًا أوسع من التفاعلات الكيميائية وتحسين دقة وموثوقية تنبؤاته.