Uma nova estrutura computacional chamada MOSAIC, que significa Multiple Optimized Specialists for AI-assisted Chemical Prediction (Especialistas Otimizados Múltiplos para Predição Química Assistida por IA), está permitindo que químicos explorem um vasto reservatório de conhecimento de reações químicas, potencialmente acelerando a descoberta e síntese de novos compostos. Pesquisadores desenvolveram este sistema para enfrentar o crescente desafio de navegar pelo cenário exponencialmente expansivo da literatura científica, onde centenas de milhares de novas reações químicas são relatadas a cada ano.

MOSAIC, construído sobre a arquitetura Llama-3.1-8B-instruct, utiliza uma rede de 2.498 "especialistas" de IA especializados, treinados em espaços agrupados por Voronoi. Essa abordagem permite que o sistema gere protocolos experimentais reproduzíveis e executáveis, completos com métricas de confiança, para sínteses químicas complexas. A pesquisa, publicada na Nature, destaca a capacidade do sistema de alcançar uma taxa de sucesso de 71% na validação experimental, levando à criação de mais de 35 novos compostos aplicáveis a diversos campos, como produtos farmacêuticos, ciência dos materiais, agroquímicos e cosméticos.

O principal desafio que o MOSAIC aborda é o gargalo na tradução de reações químicas relatadas em experimentos práticos. Embora os grandes modelos de linguagem (LLMs) tenham se mostrado promissores nessa área, aplicá-los de forma confiável a diversas transformações em novos compostos permaneceu um obstáculo. O MOSAIC supera isso criando um sistema de inteligência coletiva, onde cada especialista em IA se especializa em uma área específica do espaço de reação química.

"O grande volume de literatura química torna cada vez mais difícil para os pesquisadores individuais se manterem a par de todas as informações relevantes", explicou um pesquisador líder do projeto. "O MOSAIC oferece uma maneira de aproveitar o conhecimento coletivo incorporado nessas publicações, acelerando o ritmo da descoberta química."

As implicações desta tecnologia vão além de simplesmente acelerar a pesquisa. Ao fornecer protocolos detalhados e executáveis, o MOSAIC pode democratizar o acesso a técnicas avançadas de síntese química, potencialmente capacitando pesquisadores com recursos limitados. Além disso, a capacidade do sistema de prever o resultado de reações complexas pode reduzir a necessidade de experimentação dispendiosa e demorada por tentativa e erro.

O desenvolvimento do MOSAIC representa um avanço significativo na aplicação da IA à síntese química. À medida que os modelos de IA continuam a evoluir e o poder computacional aumenta, é provável que esses sistemas desempenhem um papel cada vez mais importante na aceleração da descoberta científica em uma ampla gama de disciplinas. Pesquisas futuras se concentrarão na expansão do escopo do MOSAIC para abranger uma gama ainda maior de reações químicas e na melhoria da precisão e confiabilidade de suas previsões.