Табыстар:
- Жасанды интеллект химияның жұмыс процесінде қай жерде уақытты үнемдейтінін (идея, дизайн, талдау, есеп беру) және тәуекел деңгейіне байланысты құрылым, сан, ресурстар және қауіпсіздік шешімдері адамдарға қалдырылатынын ажырата білу.
- Құрылым-сан-ресурс-қауіпсіздік төрт қадамымен әрбір нәтижені өз бетінше тексеретін пәнді қолдану мүмкіндігі
- Неліктен құрастырылған қосылыстар мен сандар, жалған сілтемелер және қауіпсіздік туралы қате түсініктер осы кәсіпке қауіп төндіретінін түсініңіз, оны ең басынан бастап ескеру керек.
Химия – заттың құрылымын, өзгеруін және қасиеттерін зерттейтін эксперименталды ғылым. Химик зертханада өлшейді, ерітеді, қыздырады және өлшейді; Жұмыс үстелінде ол молекулаларды салады, реакцияларды жоспарлайды, спектрлерді түсіндіреді, әдебиеттерді сканерлейді және есептер жазады. Жасанды интеллект (қысқаша AI, бұл жерде, атап айтқанда, үлкен тіл үлгісінде оқытылатын «келесі ең ықтимал сөзді» болжау арқылы мәтінді жасайтын бағдарламалық құрал, яғни ауқымды мәтіндік деректер) осы үстелдік жұмыстардың көпшілігін күрт жылдамдатуы мүмкін. Бірақ ол зертхананы өзі жасамайды, таразыларды оқымайды, ең бастысы: ол сіздің атыңыздан шығарған сандарды, формулаларды немесе дәйексөздерді тексермейді. Бұл модуль AI-ны химияда соңына дейін, бірақ жауапкершілікпен пайдалануды үйретеді.
Бұл бірінші бөлімде мен сіздің ойыңызға бір идеяны салғым келеді: AI - химик емес, химияның ассистенті. Код жазады, контурларды жасайды, ретросинтез негізін құрады, спектрдің шыңдарын түсіндіруге көмектеседі, әдебиеттерді қорытындылайды. Дегенмен, молекуланы шын мәнінде синтездеуге бола ма, реакция қауіпсіз немесе қауіпсіз емес пе, сілтеме шынайы ма, жоқ па, және түпкілікті жауапкершілікті құзыретті химик шешеді.
AI химияның жұмыс процесіне қай жерде сәйкес келеді?
Химия жобасын шамамен бес кезеңге бөлейік: (1) идея мен әдебиет, (2) молекула және реакцияны жобалау, (3) зертханалық қолдану, (4) талдау және сипаттау, (5) есеп беру. Бұл кезеңдерде AI өте әр түрлі мәндерге ие.
- Идеялар мен әдебиеттер: AI тақырыпты жылдам қорытындылайды, негізгі ұғымдарды түсіндіреді, іздеу шарттарын жасайды. Бірақ ол атрибуция жасай алады; Мұны біраз уақыттан кейін көреміз.
- Дизайн: SMILES жасайды (молекуланы мәтіндік жол ретінде жазу формасы; бұл туралы кейінірек), ретросинтез қадамдарын ұсынады, реактивті баламаларды тізімдейді. Ұсыныс жақсы, кепілдік емес.
- Зертхана: AI бұл жерде ештеңе істемейді. Өлшеу, жылыту және қауіпсіздік шараларын адамдар атқарады. AI тек процедураны жазуға көмектеседі; Бұл процедураны орындамас бұрын адам оны қауіпсіздік үшін қадағалауы керек.
- Талдау: ЯМР, ИҚ, массалық спектрді (бұл молекуланың құрылымын көрсететін өлшеу әдістері) интерпретациялау кезінде YZ шыңдарды топтастыруға және ықтимал құрылымдарды тізімдеуге көмектеседі. Соңғы тапсырма сіздікі.
- Есеп беру: Эксперименттік дәптерді, мақала жобасын, қауіпсіздік бланкісінің жобасын жасайды. Бұл өте күшті; бірақ сандар сіздікі сәйкес болуы керек.
Кеңес: AI пайдаланудың ең қауіпсіз жері – «бірдеңе дұрыс болмаса, ол бірден байқалып, жөнделетін» аймақтар: жоба мәтіні, код қаңқасы, термин сипаттамасы. Ең қауіпті жерлер «жалған болса, ол үнсіз таралады» аймақтары: тұрақтылар, сілтемелер, қауіпсіздік бекітулері, сандық нәтижелер.
Неліктен біз сақ болуымыз керек? Үш құрылымдық тәуекел
Үлкен тіл моделі калькулятор немесе химия қозғалтқышы емес. Статистикалық түрде «мүмкін болып көрінетін» мәтінді шығарады. Бұл химиядағы үш нақты қауіпке әкеледі:
- Жасалған (галлюцинация): Модель емес қосылысты, жоқ реакцияны немесе дұрыс емес молекулалық салмақты сенімді түрде жаза алады. Мысалы, онда «X қосылысының молекулалық салмағы 154,2 г/моль» деп жазылған, ал дұрыс мән 168,2.
- Жалған дәйексөз: «Смит және т.б., 2019, Органикалық химия журналы» сияқты шынайы көрінетін, бірақ мүлде жоқ дереккөзді бере алады. Ол тіпті DOI нөмірін жасай алады.
- Қауіпсіздік қателігі: реагенттердің қауіпті комбинациясын (мысалы, тотықтырғыш пен сәйкес емес қатынастағы органикалық еріткіш) «проблема жоқ» деп көрсете алады.
Бұл үш қауіп осы модульдің әрбір бөлігінде қайта-қайта пайда болады. Шешім - AI-дан қашу емес, әрбір нәтижені тәуелсіз көзбен тексеру тәртібін орнату.
шағын істер
1-жағдай – бекітілген молекулалық салмақ. Аспирант AI-дан пара-нитрофенолдың молекулалық салмағын сұрады. «139,11 г/моль», - деді AI. Студент сенімді болды және 0,05 моль үшін 6,96 г салмақты жоспарлады. Алайда, пара-нитрофенолдың молекулалық салмағы 139,11 г/моль, бұл жолы дұрыс болды, бірақ студент ешқашан тексермеген. Келесі қосылыс бойынша (пара-аминофенол, нақты мәні 109,13 г/моль) YZ «123,15» деді; Бұл жолы оқушы оны (C6H7NO2) формуласы бойынша қолмен есептеп ұстап алды: 6×12,011 + 7×1,008 + 14,007 + 2×15,999 = 109,13. Сабақ: формуласыз әрбір молекулалық салмақты есептеңіз.
2-жағдай – жалған DOI. Зерттеуші өзінің әдебиеттік шолуында AI-дан 5 дереккөз сұрады. Бестің екеуінің DOI коды басқан кезде «табылмады» деп қайтарылды; Тақырыптар нақты болды, бірақ мақалалар емес. Уақытты ысырап ету 40 минут. Сабақ: әрбір дәйексөзді дерекқорда (DOI, PubMed, Reaxys) тексерусіз қолдануға болмайды.
3-жағдай – Қауіпсіз болып көрінетін қауіп. Пайдаланушы AI-дан тазалау процедурасы туралы сұрады; AI жанама түрде гипохлориті бар ерітіндіні қышқыл ерітіндімен араластыру туралы ұсыныс жасады - хлор газын шығаруы мүмкін комбинация. Бақытымызға орай, пайдаланушы қауіпсіздік деректер парағына (SDS) қарап, тоқтады. Сабақ: әрбір процедура орындалмас бұрын SDS және қауіп үшін адам тексереді.
Әлсіз шақыру / Күшті шақыру
Әлсіз шақыру:
Осы молекуланы синтездеңіз.
Бұл мәлімдеме түсініксіз: қандай молекула, қандай бастапқы материалдар, қандай масштаб, қандай шектеулер? AI олқылықтарды құрайды.
Күшті шақыру:
Рөл: Сіз органикалық синтезде тәжірибелі ассистентсіз. Мақсатты молекула: 4-метоксиацетофенон (SMILES: COc1ccc(cc1)C(C)=O). Бізде бастапқы материал ретінде анизол бар. Тапсырма: 2 сатылы ретросинтез ұсынысын беріңіз. Әрбір қадам үшін: реагенттер, шарттар (температура, еріткіш) және МҮМКІН жанама реакциялар. Шектеу: сенімді емес жерде "ТЕКСЕРУ" деп белгілеңіз, сәйкес келеді. Шығару: нөмірленген қадамдар + тексерілетін нүктелер тізімі.
Айырмашылық: рөл, нақты мақсат (SMILES көмегімен), контекст, қадамдар саны, шығару пішімі және «сәйкестік» шектеуі. Бұл химиядағы жақсы ынталандырудың бес құрамдас бөлігі: рөл, нақты құрылымды ұсыну, контекст, тапсырма, тексеру шектеуі.
AI құралдарының түрлері: тілдік модель немесе химия құралы?
Химияда сіз екі түрлі «AI» кездестіресіз және оларды шатастырмау өте маңызды:
Жанр
Не істейді
сенімділік
Мысал пайдалану
Жалпы тіл үлгісі
Мәтінді/кодты жасайды, түсіндіреді, жобаларды жазады
Сан аз, тіл көп
Процедура схемасы, терминологияға түсініктеме
Химия кітапханасы (RDKit т.б.)
Молекуланы анықтаушы түрде өңдейді, молекулалық массасын есептейді
Жоғары (ережеге негізделген)
SMILES растау, MA тіркелгісі
Арнаулы болжау үлгісі (ретросинтез, мүмкіндік)
Деректер бойынша дайындалған болжамды береді
Ауданға байланысты орташа
Ретросинтез, ерігіштігін бағалау
Әдебиет/іздеу құралы
Нақты дерекқор сұраулары
Көзге байланысты жоғары
Атрибуцияны растау, реакцияны іздеу
Ең сенімді жұмыс процесі мыналарды біріктіреді: тіл үлгісі идеяны тудырады, химия кітапханасы санды детерминирленген түрде есептейді, әдебиет құралы атрибуцияны тексереді, адам растайды. Бұл тізбекті келесі бөлімшелерде орнатамыз.
Тексеру тәртібі: ТӨРТ қадам
Зертханаға немесе есеп беруге кіріспес бұрын әрбір AI нәтижесін осы төрт қадам арқылы орындаңыз:
- Құрылымы: Молекула/реакция белгісі (SMILES/InChI) жарамды ма? Оны құралмен (RDKit) талдауға болады ма?
- Нөмір: Молекулярлық салмақ, стехиометрия, кірістілік есебі тәуелсіз түрде (қолмен немесе кітапхана арқылы) тексерілді ме?
- Дереккөз: Әрбір шағым мен атрибуция нақты дерекқорда тексерілді ме?
- Қауіпсіздік: процедурадағы әрбір реагент үшін SDS оқылды ма, қауіпті комбинациялар бар ма?
Ескерту: Бұл төрт қадам «кейде» емес, «әрдайым» қолданылады. AI дұрыс болатын 20 жағдай дұрыс емес 1 жағдайды ақтамайды; өйткені химияда бұл 1 жағдай жарылыс, улану немесе қайтарылған мақала болуы мүмкін.
Жалпы қателер
- AI шығысын «ресурс» деп қателесу. AI ресурс емес, ресурстарды есте сақтауға тырысатын генератор (кейде дұрыс емес). Бұл бастапқы дерекқор.
- Нөмірге сену. Молекулярлық салмақ, рКа, қайнау температурасы сияқты сандарды тексерусіз пайдалану. Оларды детерминистикалық түрде есептеуге/іздеуге болады; Тіл үлгісін сұрау - ең әлсіз әдіс.
- Қауіпсіздікті AI үшін аутсорсинг. «AI қауіпті деп айтпады» бұл қауіпсіз дегенді білдірмейді. Қауіпті бағалау - адамның және SDS жұмысы.
- Бұлыңғыр шақыру. Молекуланы атымен емес, құрылымы бойынша (SMILES/InChI) беру; Бұл атауды шатастыруға байланысты дұрыс емес молекулаларға әкеледі.
- Бір әрекетке сену. Дәл сол сұрақты басқа жолмен қайта қою және сәйкестікті тексермеу.
Қысқаша айтқанда
- AI - химиядағы қуатты үстел көмекшісі: ол кодты, контурларды, сипаттамаларды, қаңқаларды сканерлейді; бірақ зертхана мұны жасамайды және оның нәтижесін тексермейді.
- Үш тән қауіп бар: жалған құрама/сан, жалған атрибуция, қауіпсіздік қателігі.
- Жалпы тілдік модельді және детерминирленген химия құралдарын (RDKit, мәліметтер базасы) бөліп және біріктіріңіз.
- Әрбір нәтижені Құрылым – Сан – Көз – Қауіпсіздік төрт қадамы арқылы алыңыз.
- Жақсы шақыру: рөлді, құрылымды айқын көрсетуді, контекстті, тапсырманы, тексеру шектеуін қамтиды.
Қолданбалы тапсырма
Өзіңіз зерттеген молекуланы таңдаңыз (мысалы, аспирин, SMILES: CC(=O)Oc1ccccc1C(=O)O). AI үш нәрсені сұраңыз: (1) молекулалық салмақ, (2) екі анықтамалық қағаз, (3) синтез қадамы. Содан кейін әрқайсысын өз бетінше тексеріңіз: формуладан молекулалық салмақты қолмен есептеңіз, DOI арқылы дәйексөздерді растаңыз, синтез қадамын қауіпсіздік көзімен тексеріңіз. Қандай нәтиже дұрыс шықты және қайсысы түзетуді қажет етті? Жарты беттен тұратын «тексеру журналын» сақтаңыз.
бақылау парағы
- [ ] Мен AI химик емес, көмекші екенін түсіндім.
- [ ] Мен мысалдар арқылы ойдан шығару, жалған атрибуция және сенімсіздік тәуекелдерін мойындаймын.
- [ ] Мен тілдік модель мен детерминирленген химия құралдарын ажырата аламын.
- [ ] Әрбір шығысқа Құрылым – Сан – Көз – Қауіпсіздік төрт қадамын қолданамын.
- [ ] Мен молекулаларды атаумен емес, құрылымдық белгілермен (SMILES/InChI) сипаттаймын.
- [ ] Мен кем дегенде бір тексеру журналын жүргіздім.