Ein neues computergestütztes Framework namens MOSAIC, was für Multiple Optimized Specialists for AI-assisted Chemical Prediction steht, ermöglicht es Chemikern, ein riesiges Reservoir an chemischem Reaktionswissen zu erschließen und so potenziell die Entdeckung und Synthese neuer Verbindungen zu beschleunigen. Forscher haben dieses System entwickelt, um der wachsenden Herausforderung zu begegnen, sich in der exponentiell wachsenden Landschaft der wissenschaftlichen Literatur zurechtzufinden, in der jedes Jahr Hunderttausende neuer chemischer Reaktionen veröffentlicht werden.

MOSAIC, das auf der Llama-3.1-8B-instruct-Architektur aufbaut, nutzt ein Netzwerk von 2.498 spezialisierten KI-"Experten", die in Voronoi-geclusterten Räumen trainiert wurden. Dieser Ansatz ermöglicht es dem System, reproduzierbare und ausführbare experimentelle Protokolle mit Konfidenzmetriken für komplexe chemische Synthesen zu generieren. Die in Nature veröffentlichte Forschung unterstreicht die Fähigkeit des Systems, eine Erfolgsquote von 71 % bei der experimentellen Validierung zu erzielen, was zur Herstellung von über 35 neuartigen Verbindungen führt, die in verschiedenen Bereichen wie Pharmazeutika, Materialwissenschaft, Agrochemie und Kosmetik Anwendung finden.

Die zentrale Herausforderung, die MOSAIC angeht, ist der Engpass bei der Übersetzung berichteter chemischer Reaktionen in praktische Experimente. Während große Sprachmodelle (LLMs) in diesem Bereich vielversprechend sind, stellt ihre zuverlässige Anwendung auf verschiedene Transformationen über neuartige Verbindungen hinweg weiterhin eine Hürde dar. MOSAIC überwindet dies, indem es ein kollektives Intelligenzsystem schafft, in dem sich jeder KI-Experte auf einen bestimmten Bereich des chemischen Reaktionsraums spezialisiert.

"Die schiere Menge an chemischer Literatur macht es einzelnen Forschern zunehmend schwer, sich über alle relevanten Informationen auf dem Laufenden zu halten", erklärte ein leitender Forscher des Projekts. "MOSAIC bietet eine Möglichkeit, das kollektive Wissen, das in diesen Publikationen enthalten ist, zu nutzen und das Tempo der chemischen Entdeckung zu beschleunigen."

Die Auswirkungen dieser Technologie gehen über die bloße Beschleunigung der Forschung hinaus. Durch die Bereitstellung detaillierter, ausführbarer Protokolle könnte MOSAIC den Zugang zu fortschrittlichen chemischen Synthesetechniken demokratisieren und potenziell Forschern mit begrenzten Ressourcen helfen. Darüber hinaus könnte die Fähigkeit des Systems, den Ausgang komplexer Reaktionen vorherzusagen, den Bedarf an kostspieligen und zeitaufwändigen Versuchen und Irrtümern reduzieren.

Die Entwicklung von MOSAIC stellt einen bedeutenden Fortschritt bei der Anwendung von KI auf die chemische Synthese dar. Da sich KI-Modelle ständig weiterentwickeln und die Rechenleistung zunimmt, werden solche Systeme wahrscheinlich eine immer wichtigere Rolle bei der Beschleunigung wissenschaftlicher Entdeckungen in einer Vielzahl von Disziplinen spielen. Zukünftige Forschung wird sich darauf konzentrieren, den Umfang von MOSAIC auf ein noch breiteres Spektrum chemischer Reaktionen auszudehnen und die Genauigkeit und Zuverlässigkeit seiner Vorhersagen zu verbessern.