Бараг бие даасан хиймэл оюун ухаант химич эмийн химийн сорилттой урвалыг сайжруулна

OpenAI-ийн шинжлэх ухааны салбар дахь ажил нь энгийн итгэл үнэмшил дээр суурилдаг: дэвшилтэт хиймэл оюун ухаан нь эрдэмтдийн хүчирхэг түнш болж, тэдэнд илүү олон санааг судлах, алслагдсан ойлголтуудыг холбох, илүү сайн туршилт зохион бүтээх, хүн төрөлхтөнд ашиг тустай нээлтүүдийг хурдасгахад тусалдаг. Бид загварууд шинэ үр дүнд хүрэхэд хувь нэмэр оруулсан анхны жишээнүүдээ өмнө нь хуваалцсан. Үүнд математик дахь нэгж зайн асуудал⁠, онолын физик дэх глюоны амплитудын талаарх шинэ үр дүн⁠, мөн биологийн салбарт GPT‑5 автоматжуулсан лабораторид эсгүй уураг нийлэгжүүлэлтийн зардлыг бууруулах⁠-д тусалсан зэрэг багтана. Мөн бид амьдралын шинжлэх ухааны судалгаа, эмийн нээлтийн ажлын урсгалыг дэмжих зорилготой GPT‑Rosalind⁠ загварыг нэвтрүүлсэн. 

Энэ төсөл тэрхүү чиглэлийг эмийн химийн салбарт өргөжүүлж байгаа бөгөөд тэнд ахиц дэвшлийг зөвхөн сэтгэн бодох замаар хэмжих боломжгүй. Таамаглал нь бодит молекулууд, лабораторийн багаж төхөөрөмжүүд болон туршилтын алдааны нөлөө бүхий нөхцөлд лабораторид ажиллах чадвартай байх ёстой. Molecule.one⁠(шинэ цонхонд нээгдэнэ)-той хамтран ажилласнаар, бид GPT‑5.4‑ийг бие даасан судалгааны өндөр нэвтрүүлэх чадамжтай лабораторитой нэгтгэсэн агент химийн хиймэл оюун ухаан болох Мариятай холбож, хэд хэдэн чухал урвалын ангиллын нэгийг сайжруулах гэсэн нээлттэй зорилго тавьсан. Систем нь судалгааны саналуудыг гаргаж, туршилтуудыг зохион бүтээж, явуулж, туршилтын өгөгдлийг шинжилж, дараагийн туршилтуудыг санал болгосон. Хүмүүс жолоодлого болон үнэлгээний өгөгдлүүдийг зохион бүтээж, турших саналуудыг сонгосон. Тэд мөн туршилтын төлөвлөгөөнд хязгаарлагдмал залруулга хийж, лабораторийн үндсэн үйл ажиллагаанд тусалж, эцсийн үр дүнг бие даан баталгаажуулсан.

Хамгийн ирээдүйтэй санал болох OAI-M1-03 нь химичдийн нүүрстөрөгч-азотын холбоо үүсгэхэд ашигладаг урвалын Чан-Лам холболтын хэцүү боловч ашигтай хувилбарт төвлөрсөн. Процессын химийн хувьд Чан-Лам холболтыг сайжруулах нээлттэй зорилгоос эхлэн GPT‑5.4 нь анхдагч сульфонамидуудыг сорилттой, өндөр үнэ цэнэтэй субстратын ангилал гэж бие даан тодорхойлж, TEMPO зэрэг хөнгөн исэлдүүлэгчид нь урвалыг сайжруулж чадна гэж үзсэн. 

Мария лабораторид хийсэн хоёр мөчлөгийн туршилтын явцад энэ санаа мэдэгдэхүйц сайжирсан. Оновчтой нөхцөлд хэмжсэн гарц нь туршсан борын хүчлийн 88%, сульфонамидын 83%-д сайжирсан. Дундаж гарц 16.6%-иас 25.2% болж, 30%-иас дээш гарцтай урвалын эзлэх хувь 15.6%-иас 37.5% болж өссөн. Дараа нь хүний химич нар төлөөллийн урвалыг лабораторийн түвшинд давтан хийсэн. Эдгээр туршилтууд нь микролитрийн хэмжээний үр дүнг баталгаажуулсан бөгөөд 14 субстратын хосын 11-ийнх нь гарц өндөр байсан бөгөөд ихэнх тохиолдолд хоёр дахин их өссөн байна. Энэ нь чухал учир эмийн химичдэд зөвхөн микролитрийн скрининг туршилтад төдийгүй эмийн нээлтийн явцад ашиглагддаг практик лабораторийн ажлын урсгалд ажиллах урвалууд хэрэгтэй байдаг.

Эмийн химийн энэ салбарын сайжруулалтууд нь онцгой ач холбогдолтой, учир нь синтез нь эм судлалын нээлтэд гол саад тотгор болдог: эрдэмтэд зөвхөн өөрсдийн хийж чадах эсвэл бусад аргаар олж авсан молекулуудыг туршиж чаддаг. Сульфонамидын бүлэг нь хорт хавдрын эсрэг эм, нянгийн эсрэг эм, шээс хөөх эм зэрэг олон төрлийн эмчилгээний чиглэлээр эмэнд агуулагддаг боловч анхдагч сульфонамидыг борын хүчилтэй Чан-Лам хослуулах нь түүхэндээ бага үр дүн өгдөг байсан. Урвалын энэ хэлбэрийг илүү найдвартай болгосноор эмийн химичдэд ашигтай молекулуудыг үйлдвэрлэх, судлах илүү өргөн хүрээтэй, илүү практик аргыг олгож чадна.

Энэ нь эрт үеийн үр дүн боловч бидний илүү өргөн хүрээтэй чиглэл рүү чиглэж байгаагийн бас нэгэн тодорхой жишээг харуулж байна: судалгааны ихэнх хэсэгт эрдэмтдийн үнэ цэнэтэй түнш болж чадах хиймэл оюун ухааны системүүд. Энэхүү загвар нь уран зохиолыг хянаж, гэнэтийн санааг дэвшүүлж, туршилтуудыг зохион бүтээх, шинжлэхэд тусалж, хүний химичдийн үнэлж чадах шинжлэх ухааны олдворд хүрсэн.

Органик хими нь бүх жижиг молекултай эм, түүнчлэн хөдөө аж ахуй, электроник, материалын шинжлэх ухааны бүтээгдэхүүний үндэс суурь болдог. Урвал нь олон төрлийн эх материалд ижил төрлийн химийн холбоог найдвартай үүсгэж чаддаг үед онцгой ач холбогдолтой байдаг. Урвал нь бага гарц эсвэл хэт олон хүсээгүй дайвар бүтээгдэхүүн үүсгэдэг үед химичид ирээдүйтэй молекулуудаас татгалзах эсвэл өөр замыг боловсруулахад ихээхэн цаг зарцуулах шаардлагатай болдог. Энэ нь синтезийг эмийн нээлтийн томоохон саад тотгор болгож байна: эрдэмтэд ерөнхийдөө зөвхөн өөрсдийн хийж чадах эсвэл өөр аргаар олж авсан молекулуудыг туршиж чаддаг.

Чан-Лам холбоо нь анагаах ухаанд түгээмэл байдаг нүүрстөрөгч-азотын холбоо үүсгэдэг тул эмийн химийн салбарт ашигтай байдаг. Гэсэн хэдий ч урвал нь молекулын бүх ангилалд адилхан сайн ажилладаггүй. Ялангуяа анхдагч сульфонамидуудыг бороник хүчилтэй хослуулах нь түүхэндээ бага ургац өгдөг байсан. Сульфонамидууд нь онкологи болон халдварт өвчний эмэнд агуулагддаг молекулын чухал бүлэг юм. Энэ урвалыг илүү найдвартай болгосноор анагаах ухааны химичдэд ашигтай молекулуудыг үйлдвэрлэх, судлах илүү өргөн хүрээтэй, илүү практик аргыг олгож чадна.

Хосолсон систем нь нэмэлт чадавхийг хослуулсан. Maria хиймэл оюун ухаанттай хамтран ажилласан эрдэмтэд бичсэн өгөгдлүүдийг GPT‑5.4‑тэй хамт ашиглан мянга мянган боломжит судалгааны санал үүсгэн эрэмбэлсэн. Хүний химич нар системийн дагуу хамгийн өндөр үнэлгээ авсан саналуудын жижиг дэд хэсгийг хянаж үзээд лабораторийн шинжилгээнд зориулж дөрвийг нь сонгосон. Мария хиймэл оюун ухаан дараа нь сонгосон өндөр түвшний төлөвлөгөөг лабораторийн нарийвчилсан зааварт орчуулж, олон мянган өндөр нэвтрүүлэх чадвартай туршилт хийж, түүхий өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийж, бүтэцлэгдсэн үр дүнг GPT‑5.4 руу буцаасан. 

Сонгогдсон дөрвөн саналын нэг болох OAI-M1-03 нь сульфонамидын синтезийн Чан-Ламын урвалын гүйцэтгэлийг сайжруулахын тулд TEMPO зэрэг хөнгөн исэлдүүлэгч бодисуудыг ашиглахыг санал болгосон. Химичид энэ саналыг гайхмаар бөгөөд сонирхолтой гэж үзсэн. Бид OAI-M1-03-ын дэлгэрэнгүй үр дүнг энэхүү блог нийтлэл болон өгүүлэлд⁠(шинэ цонхонд нээгдэнэ) хуваалцаж байна.

Эцсийн судалгааны саналыг Мария дараа нь туршилтын тор үүсгэхэд ашигласан бөгөөд хүмүүс бага зэрэг залруулга хийсэн. Хүний хамгийн том залруулга нь диметил сульфоксид буюу DMSO-г уусгагч болгон ашиглахаас зайлсхийх явдал байв, учир нь химич нар харьцуулалт болгон ашигласан илүү хүчтэй исэлдүүлэгч бодисуудтай урвалд орж болзошгүй гэж айж байв.

3-р сарын 4-нд анхны өгөгдлөөс эхлээд 6-р сарын 4-нд OAI-M1-03-ийн үр дүнг бие даасан шинжээчидтэй хуваалцах хүртэл бүрэн үйл явц гурван сар үргэлжилсэн.

Хүний химичид үйл явцын туршид чухал шийдвэрүүд гаргасан тул бид энэ ажлын урсгалыг бүрэн автономит бус, бараг автономит гэж тодорхойлдог. Энэхүү загвар нь судалгааны гол санаануудыг санал болгосон бол хүний химич нар өндөр түвшний удирдлага, дүгнэлт хийж, туршилтын нарийн ширийн зүйлийг засаж, лабораторийн хэрэглээний материал, урвалж бэлтгэхэд тусалж, гол туршилтуудыг гараар давтан хийсэн.

OAI-M1-03 нь TEMPO-г энд судлагдсан анхдагч сульфонамидын Чан-Лам холболтын ашигтай нэмэлт гэж тодорхойлсон. Оновчтой нөхцөлд, урвал хоёр аргаар сайжирсан: дундаж гарц нэмэгдэж, илүү олон субстратын хослолууд практик ашигтай гарцад хүрсэн.

Мария хоёр мөчлөгийн турш нийт 10,080 урвал явуулсан нь өдөр бүр гурван урвал явуулдаг химич арван жилийн хугацаанд гүйцэтгэснээс ч илүү юм. Химийн үр дүнг цөөн хэдэн жишээн дээр туршиж үзэхэд төөрөгдүүлж болзошгүй тул энэ хэмжүүр чухал байсан. Нэг хос эхлэлийн материал дээр урвал ирээдүйтэй харагдаж болох ч илүү өргөн хүрээтэй молекулуудад бүтэлгүйтдэг. Мянга мянган урвалууд нь туршигдсан арван исэлдүүлэгчийн дундаас TEMPO-г тодорхойлох, янз бүрийн хослолуудад үзүүлэх нөлөөг давтаж харах, түүний хязгаарлалтыг олох боломжийг олгосон.

Эхний шатны өгөгдлийг шинжилсний дараа систем нь дараагийн таамаглалыг шалгахын тулд илүү төвлөрсөн хоёр дахь шатны туршилтыг санал болгосон. Нэг ашигтай дараагийн олдвор нь TEMPO-г гүйцэтгэлийн алдагдал багатай хамаагүй хямд аналог болох 4-гидрокси-TEMPO-оор сольж болох явдал байв.

Үр дүн нь Maria Lab-ийн микролитрийн хэмжээний сорилтын форматаас давсан хэвээр байв. Хүний химич нар төлөөллийн урвалуудыг лабораторийн түвшинд гараар хуулбарлаж, 14 субстрат хосын 11-ийнх нь гарц нэмэгдсэнийг ажигласан; найман хосын хувьд өсөлт хоёр дахин их байв. Энэ давтан туршилт нь чухал ач холбогдолтой, учир нь маш жижиг хэмжээний туршилтууд заримдаа том хэмжээний туршилтад алга болдог хуурамч нөлөөг үүсгэдэг. Судалгааг шинжлэх ухааны сэтгүүлд нийтлэхээс өмнө лабораторийн хэмжээний баталгаажуулалт хийдэг.

OAI-M1-03-ийг дүрсэлсэн урьдчилсан хэвлэлтийг химийн дөрвөн гадны мэргэжилтэн хянаж үзсэн. Тэдний үнэлгээ нь үр дүн нь шинэлэг бөгөөд шинжлэх ухааны нийгэмлэгтэй хуваалцах нь зүйтэй гэсэн бидний үзэл бодлыг баталсан. Дараа нь илүү хүчтэй туршилт гарах болно: бие даасан лабораториуд үр дүнг хуулбарлаж чадах эсэх, мөн химич нар үүнийг илүү өргөн хүрээний молекулуудад ашигтай гэж үзэж байгаа эсэх.

GPT‑5.4‑ээр үүсгэгдэж, Мариягийн гурван сарын хугацаанд туршсан бусад гурван саналаас OAI-M1-02 болон OAI-M1-04 нь Мариягийн лабораторид туршилтаар батлагдсан бол OAI-M1-01 нь үгүйсгэгдсэн. Эдгээр үр дүнгийн дүн шинжилгээ үргэлжилж байна.

Энэхүү ажил нь загвар нь органик химийн салбарт ашигтай хувь нэмэр оруулж болохыг харуулж байна. Энэ нь уран зохиолыг нэгтгэн дүгнэх эсвэл нэг удаагийн туршилт санал болгохоос илүү ихийг хийсэн: энэ нь тодорхой гайхалтай таамаглалыг дэвшүүлж, хүний хяналтад зориулж гаргаж ирсэн, туршилтуудыг зохион бүтээсэн, туршилтын өгөгдлийг тайлбарласан, дараагийн туршилтуудыг зохион бүтээсэн.

Энэ нь хиймэл оюун ухаан химийн судалгааны хөтөлбөрийг эхнээс нь дуустал бие даан ажиллуулж чадна гэдгийг харуулахгүй байна. Хүний дүгнэлт чухал хэвээр байсан бөгөөд ажлын урсгал нь тусгай өндөр нэвтрүүлэх чадамжтай дэд бүтцээс хамаардаг байв. Мөн энэ арга нь бусад холболтын урвал, бусад субстратын ангилал эсвэл үйлдвэрлэлийн нөхцөлд ерөнхийлөн хамаарна гэдгийг тогтоогоогүй байна.

Ургацын тооцоог өндөр нэвтрүүлэх чадамжтай платформоос авсан бөгөөд туршилтын баталгаажуулалтад 14 төлөөлөх субстратын хосыг хамруулсан. Урвалын механизмыг тодорхойлох, субстратын цар хүрээг тодорхойлох, лабораторийн янз бүрийн нөхцөлд гүйцэтгэлийг хэмжих, үр дүнг бие даан хуулбарлахын тулд илүү их ажил хийх шаардлагатай байна.

Химийн чадавхийг болгоомжтой хандах шаардлагатай, учир нь анагаах ухаан болон материалын шинжлэх ухааныг дэмждэг ижил хэрэгслийг буруу ашиглаж болох юм. Бид энэ ажлыг санаатайгаар бодит эмийн химийн асуудалд хамааруулсан: эмтэй төстэй молекул үүсгэхэд ашиглагддаг мэдэгдсэн холболтын урвалыг сайжруулах. Эдгээр туршилтууд нь хордуулагч бодис, химийн зэвсэг болон хортой нэгдэл зохион бүтээх хүсэлтүүдтэй холбоогүй байсан. Эдгээр үр дүнг систем нь эдгээр хортой хэрэглээнд тусалж чадна гэсэн нотолгоо гэж үзэж болохгүй. Энэхүү төсөл үүнийг туршиж үзээгүй бөгөөд нотлон харуулаагүй.

Бид химийн болон биологийн салбартай холбоотой эрсдэлүүдийг оролцуулан дэвшилтэт загваруудын чадавхаас үүдэн шинээр гарч ирж буй эрсдэлүүдийг өөрсдийн Preparedness Framework⁠-ийн хүрээнд үнэлж, бууруулдаг. Энэхүү ажилд ашигласан загвар нь Их Британийн хиймэл оюун ухааны аюулгүй байдлын хүрээлэнтэй холбогдох үнэлгээнд аль хэдийн хамрагдсан бөгөөд уг системийг хортой програмуудад чиглэсэн хүсэлтийг хүлээн авахаас татгалзахаар зохион бүтээжээ. Туршилтын ажлын урсгал нь хяналтын өөр нэг давхаргыг нэмсэн: хүний химич нар лабораторид ямар саналууд орж ирснийг сонгож, туршилтын төлөвлөгөөг хянаж, физик дэд бүтцийн хяналтыг хадгалж үлдсэн.

Туршилтын химийн салбарт хиймэл оюун ухааны боломжийг судлах хариуцлагатай арга зам гэж бид бодож байна: тодорхой шинжлэх ухааны ач холбогдолтой асуудлын орон зайг сонгох, загварын түвшний хамгаалалтыг мэргэжилтний хяналттай хослуулах, хязгаарлагдмал физик туршилтаар дамжуулан системийг үнэлэх. Эдгээр чадавхи сайжрахын хэрээр бид шинээр гарч ирж буй эрсдэлийг үнэлж, хамгаалалтын арга хэмжээг бэхжүүлж, үр дүн нь юуг илэрхийлж, юуг илэрхийлдэггүй талаар тодорхой мэдээлэл өгөх болно.

Дараагийн алхмууд нь шинжлэх ухааны үндэслэлтэй: илүү өргөн хүрээний эхлэлийн материалыг турших, нэмэлтүүд яагаад урвалыг сайжруулж байгааг судлах, үр нөлөө хаана ажиллаж, хаана бүтэлгүйтэж байгааг тодорхойлох, бие даасан хуулбарлалтыг дэмжих. Эдгээр судалгаанууд хамтдаа уг аргыг хэр өргөн хүрээнд хэрэглэж болох, практик эмийн химийн ажлын урсгалд хэр ашигтай болохыг тодорхойлох болно.

Бидний урт хугацааны зорилго бол хиймэл оюун ухааны системийг шинжлэх ухааны найдвартай түншүүд болгох явдал бөгөөд энэ нь судлаачдад таамаглал дэвшүүлэх, туршилт зохион бүтээх, үр дүнг тайлбарлах, дараа нь юу туршихаа шийдэхэд тусалдаг шинжлэх ухааны найдвартай түншүүд болгох явдал юм. Жижиг молекулын нээлт, үйлдвэрлэлийн ахиц дэвшил нь молекулуудыг найдвартай үйлдвэрлэх чадвараас хамаардаг тул органик хими нь ялангуяа өндөр хөшүүрэгтэй салбар юм. Эрдэмтэд зөвхөн өөрсдийн хийж чадах молекулуудыг туршиж үзэх боломжтой бөгөөд илүү сайн синтез хийснээр анагаах ухаан, хөдөө аж ахуй, электроник, эрчим хүч, материалын шинжлэх ухааны чиглэлээр тэдний судлах санаануудын хүрээг өргөжүүлж чадна. Энэ үр дүн нь уг өргөн хүрээтэй чиглэлийн эрт үеийн нэг жишээ юм: хил хязгаарын загвар, мэргэшсэн агентууд, автоматжуулсан лаборатори, хүний химич нар судалгааны гогцоонд илүү хурдан шилжиж, шинжлэх ухааны нийгэмлэг үнэлж, хуулбарлаж, хөгжүүлж чадах үр дүнг бий болгохын тулд хамтран ажиллаж байна.

Энэхүү ажлыг хянаж үзсэн Molecule.one баг болон бие даасан химичдэд талархал илэрхийлье.