Hey科技 | 能制造药物！这个GPT驱动的“药剂师”登上Nature

近日，据外媒报道，卡内基梅隆大学的研究团队找到了如何让人工智能系统自学化学的方法，提出一种基于 GPT-4 的智能 Agent，用一个简单的语言提示就可以执行整个实验过程。

“机器人药剂师”自主设计、规划和执行复杂的科学实验

人工智能（AI）的快速发展使这些工具的应用在整个科学领域激增。但对于在实验室工作的研究人员或那些不精通计算机代码的人来说，人工智能方法并不那么容易获得。

当 ChatGPT 背后的大语言模型 (LLM) 的最新版本（GPT-4）于 3 月份推出时，卡内基梅隆大学的化学家 Gabe Gomes 和他的团队就开始着手让它为化学家服务。

研究人员表示，该研究使用的所有 AI 系统都是 LLM，主要是 GPT-3.5 和 GPT-4。研究人员并没有使用单一系统来处理化学的各个方面，而是设置了不同的实例以分工设置进行合作，并将其称为“Coscientist”。

Coscientist 可以使用最新的强大的 LLM（包括 GPT-4）来搜索化学文献，并设计一条反应途径，随后在人类的提示下制造分子。LLM 阅读互联网上的说明手册，并决定其库中最好的试剂盒和试剂以在现实生活中制造该分子。

最终，研究表明Coscientist 可以设计、编码和执行多种反应，在湿实验中使用其机器人设备制造包括扑热息痛和阿司匹林在内的化合物。

比如，科学家可以要求 Coscientist 找到具有给定性质的化合物。该系统搜索互联网、文档数据和其他可用资源，综合信息并选择使用机器人应用程序编程接口（API）的实验过程。然后将实验计划发送给自动化仪器并由其完成。总之，与系统一起工作的人可以比单独工作的人更快、更准确、更有效地设计和运行实验。

领导该研究的Gabe Gomes表示：“当我看到非有机智能能够自主计划、设计和执行人类发明的化学反应时，真是太棒了。那真是一个 holy crap 的时刻。”

研究人员表示：“我们预计，用于自主科学实验的智能代理系统将带来巨大的发现、不可预见的疗法和新材料。虽然我们无法预测这些发现会是什么，但我们希望看到一种新的方式，通过人与机器之间的协同合作来进行研究。”

该研究以《Autonomous chemical research with large language models》为题，于2023年12 月20日发表在《Nature》上。

里斯本大学（University of Lisbon）的药物化学家蒂亚戈·罗德里格斯（Tiago Rodrigues）称，像Coscientist这样的工具可能会变得更加普遍。“我真的可以看到自动化硬件配备这些人工智能助手的未来。自动驾驶实验室是未来趋势，需要人工智能工具来实现设计-制造-测试周期的完全自动化。”他说道。

“机器人药剂师”加速六种不同任务研究

研究人员表示，Coscientist 已经展示了其加速六种不同任务研究的潜力，同时展示了（半）自主实验设计和执行的先进能力。研究结果证明了像 Coscientist 这样的 AI 系统在推进研究方面的多功能性、有效性和可解释性。

研究人员在六项任务中展示了 Coscientist 的多功能性和性能：

（1）使用公开数据规划已知化合物的化学合成；

（2）有效地搜索和浏览大量的硬件文档；

（3）使用文档在云实验室中执行高级命令；

（4）用低级指令精确控制液体处理仪器；

（5）解决需要同时使用多个硬件模块和集成不同数据源的复杂科学任务；

（6）解决分析先前收集的实验数据的优化问题。

LLM 潜力巨大，但仍需考虑风险

英国格拉斯哥大学（University of Glasgow）化学家 Lee Cronin 表示：“这很好地展示了如何使用 LLM 来探索文献，帮助提出可行的化学反应的想法。”

现在这些系统可以完成日常任务，但蒂亚戈·罗德里格斯补充道，“大多数研究问题，特别是在药物发现方面，仍然遥不可及，这不仅需要对化学有很好的理解，还需要对生物学有很好的理解。”