Utangulizi wa Akili Bandia katika Kemia: Majukumu, Mipaka, Uthibitishaji na Maadili.

Faida:

• Kuwa na uwezo wa kutofautisha ambapo akili ya bandia huokoa muda katika mtiririko wa kazi wa kemia (wazo, muundo, uchambuzi, kuripoti) na ambapo muundo, nambari, rasilimali na maamuzi ya usalama huachwa kwa wanadamu, kulingana na kiwango cha hatari.
• Uwezo wa kutumia nidhamu ambayo hukagua kila pato kwa kujitegemea na hatua nne za Muundo-Nambari-Usalama-Rasilimali.
• Elewa kwa nini michanganyiko na nambari zilizoundwa, marejeleo ya uwongo, na dhana potofu za usalama ni hatari kwa taaluma hii ambayo lazima izingatiwe tangu mwanzo.

Kemia ni sayansi ya majaribio ambayo inasoma muundo, mabadiliko na sifa za maada. Mkemia hupima, kuyeyusha, kupasha joto na kupima katika maabara; Katika dawati lake, yeye huchota molekuli, hupanga athari, hutafsiri taswira, huchanganua fasihi na kuandika ripoti. Akili Bandia (AI kwa ufupi, hapa haswa programu ambayo hutoa maandishi kwa kutabiri "neno linalofuata linalowezekana zaidi," lililofunzwa kwa modeli kubwa ya lugha, yaani, data kubwa ya maandishi) inaweza kuongeza kasi ya kazi nyingi za dawati hili. Lakini haijengi maabara yenyewe, haisomi mizani, na muhimu zaidi: haithibitishi nambari yoyote, fomula, au nukuu inazotoa kwa niaba yako. Moduli hii inafundisha jinsi ya kutumia AI katika kemia hadi mwisho lakini kwa kuwajibika.

Katika kitengo hiki cha kwanza, nataka kupanda wazo moja akilini mwako: AI ni msaidizi katika kemia, sio mwanakemia. Huandika msimbo, hutoa muhtasari, huunda mfumo wa retrosynthesis, husaidia kutafsiri kilele cha wigo, muhtasari wa fasihi. Hata hivyo, ni mwanakemia mwenye uwezo ndiye anayeamua ikiwa molekuli inaweza kusanisishwa, kama majibu ni salama au la, ikiwa marejeleo ni ya kweli au la, na jukumu kuu.

AI inafaa wapi katika mtiririko wa kemia?

Hebu tugawanye mradi wa kemia katika awamu tano: (1) wazo na fasihi, (2) muundo wa molekuli na athari, (3) matumizi ya maabara, (4) uchambuzi na sifa, (5) kuripoti. AI hubeba maadili tofauti sana katika hatua hizi.

• Mawazo na fasihi: AI inatoa muhtasari wa mada haraka, inaelezea dhana muhimu, hutoa maneno ya utafutaji. Lakini anaweza kutengeneza sifa; Tutaona hili baada ya muda mfupi.
• Muundo: Huzalisha TABASAMU (aina ya kuandika molekuli kama mfuatano wa maandishi; zaidi kuhusu hilo baadaye), inapendekeza hatua za urejeshaji upya, huorodhesha njia mbadala tendaji. Pendekezo ni nzuri, sio dhamana.
• Maabara: AI haifanyi chochote hapa. Hatua za kupima, joto na usalama hufanywa na wanadamu. AI husaidia tu kuandika utaratibu; Kabla ya kufanya utaratibu huo mwanadamu anapaswa kuisimamia kwa usalama.
• Uchambuzi: Katika kutafsiri NMR, IR, wigo wa wingi (hizi ni mbinu za kipimo zinazoonyesha muundo wa molekuli), YZ husaidia kupanga vilele na kuorodhesha miundo inayowezekana. Kazi ya mwisho ni yako.
• Kuripoti: Hutoa daftari la majaribio, rasimu ya makala, rasimu ya fomu ya usalama. Ina nguvu sana; lakini nambari zifanane na zako.

Kidokezo: Mahali salama zaidi pa kutumia AI ni katika "ikiwa kitu kitaenda vibaya kitatambuliwa na kurekebishwa mara moja" maeneo: rasimu ya maandishi, kiunzi cha msimbo, maelezo ya neno. Maeneo hatari zaidi ni maeneo ya "ikiwa sivyo, huenea kimya": viunga, marejeleo, madai ya usalama, matokeo ya nambari.

Kwa nini tunapaswa kuwa waangalifu? Hatari tatu za muundo

Mfano wa lugha kubwa sio kikokotoo au injini ya kemia. Hutoa maandishi ambayo kitakwimu "yanaonekana kuwa yanawezekana". Hii inasababisha hatari tatu halisi katika kemia:

1. Imeundwa (hallucination): Inaweza kuandika kwa ujasiri kiwanja ambacho si kielelezo, athari ambayo haipo, au uzito usio sahihi wa molekuli. Kwa mfano, inasema "Uzito wa molekuli ya kiwanja X ni 154.2 g/mol", ambapo thamani sahihi ni 168.2.
2. Nukuu ghushi: Inaweza kutoa chanzo ambacho kinaonekana kuwa halisi lakini hakipo kabisa, kama vile "Smith et al., 2019, Journal of Organic Chemistry." Anaweza hata kutengeneza nambari ya DOI.
3. Uongo wa kiusalama: Inaweza kuwasilisha mchanganyiko hatari wa vitendanishi (k.m. kioksidishaji na kiyeyushaji-hai katika uwiano usiofaa) kama "hakuna tatizo".

Hatari hizi tatu zitaonekana tena na tena katika kila kitengo cha moduli hii. Suluhisho sio kutoroka kutoka kwa AI, lakini kuanzisha nidhamu ya kuthibitisha kila pato na chanzo huru.

kesi ndogo

Kesi 1 - Uzito wa Masi uliowekwa. Mwanafunzi aliyehitimu aliuliza AI uzito wa molekuli kwa para-nitrophenol. "139.11 g/mol," AI ilisema. Mwanafunzi alikuwa na ujasiri na alipanga kupima 6.96 g kwa 0.05 mol. Hata hivyo, uzito wa molekuli ya para-nitrophenol ni 139.11 g/mol, na wakati huu ilikuwa sahihi - lakini mwanafunzi hakuwahi kuangalia. Kwenye kiwanja kinachofuata (para-aminophenol, thamani halisi 109.13 g/mol) YZ alisema "123.15"; Wakati huu mwanafunzi aliikamata kwa kuihesabu kwa mkono kutoka kwa fomula (C6H7NO2): 6×12.011 + 7×1.008 + 14.007 + 2×15.999 = 109.13. Somo: hesabu kila uzito wa Masi bila fomula.

Kesi 2 - DOI Bandia. Mtafiti aliuliza AI kwa vyanzo 5 katika hakiki yake ya fasihi. DOI ya wawili kati ya watano walirudi "haijapatikana" ilipobofya; Vichwa vya habari vilikuwa vya kweli, lakini makala hazikuwa za kweli. Kupoteza muda kwa dakika 40. Somo: sio kila nukuu inapaswa kutumika bila uthibitishaji katika hifadhidata (DOI, PubMed, Reaxys).

Kesi ya 3 - Hatari ambayo inaonekana salama. Mtumiaji aliuliza AI kuhusu utaratibu wa kusafisha; AI ilitoa pendekezo kwa njia isiyo ya moja kwa moja ya kuchanganya mmumunyo ulio na hipokloriti na myeyusho wa tindikali—mchanganyiko ambao unaweza kutoa gesi ya klorini. Kwa bahati nzuri mtumiaji aliangalia karatasi ya data ya usalama (SDS) na akaacha. Somo: kila utaratibu hukaguliwa na binadamu kwa ajili ya SDS na hatari kabla ya kutekelezwa.

Mwongozo dhaifu / Mwongozo thabiti

Agizo dhaifu:

Unganisha molekuli hii.

Dai hili halieleweki: ni molekuli gani, nyenzo gani za kuanzia, kiwango gani, vikwazo gani? AI hutengeneza mapengo.

Agizo lenye nguvu:

Jukumu: Wewe ni msaidizi mwenye uzoefu katika usanisi wa kikaboni. Molekuli lengwa: 4-methoxyacetophenone (TABASAMU: COc1ccc(cc1)C(C)=O). Tunayo anisole kama nyenzo ya kuanzia. Kazi: Toa pendekezo la hatua 2 la retrosynthesis. Kwa kila hatua: vitendanishi, hali (joto, kiyeyusho), na athari INAWEZEKANA. Kizuizi: Weka alama "HAKIKISHA" mahali ambapo huna uhakika, panapofaa.Pato: hatua zilizo na nambari + orodha ya pointi zitakazothibitishwa.

Tofauti: jukumu, lengo halisi (na SMILES), muktadha, idadi ya hatua, umbizo la pato na kizuizi cha "kufaa". Hivi ndivyo vipengele vitano vya ushawishi mzuri katika kemia: jukumu, uwakilishi sahihi wa muundo, muktadha, kazi, kizuizi cha uthibitishaji.

Aina za zana za AI: mfano wa lugha au zana ya kemia?

Kwenye kemia unakutana na "AI" mbili tofauti na ni muhimu usiwachanganye:

Aina

Je!

kutegemewa

Mfano wa matumizi

Mfano wa lugha ya jumla

Huzalisha maandishi/msimbo, hueleza, huandika rasimu

Nambari chache, lugha ya juu

Muhtasari wa utaratibu, maelezo ya istilahi

Maktaba ya Kemia (RDKit n.k.)

Hushughulikia molekuli kwa kuamua, huhesabu uzito wa Masi

Juu (kulingana na sheria)

Uthibitishaji wa SMILES, akaunti ya MA

Muundo maalum wa utabiri (retrosynthesis, kipengele)

Hutoa utabiri wa mafunzo ya data

Kati, kulingana na eneo

Retrosynthesis, makadirio ya umumunyifu

Fasihi/chombo cha utafutaji

Maswali halisi ya hifadhidata

Juu kulingana na chanzo

Uthibitishaji wa sifa, utafutaji wa majibu

Mtiririko wa kazi thabiti zaidi unachanganya haya: mtindo wa lugha hutoa wazo, maktaba ya kemia huhesabu nambari kwa kuamua, zana ya fasihi inathibitisha sifa, mwanadamu anathibitisha. Tutaanzisha mnyororo huu katika vitengo vifuatavyo.

Nidhamu ya uthibitishaji: Hatua NNE

Chukua kila pato la AI kupitia hatua hizi nne kabla ya kuiingiza kwenye maabara au ripoti:

1. Muundo: Je, nukuu ya molekuli/maitikio (SMILES/InChI) ni halali? Je, inaweza kuchanganuliwa na zana (RDKit)?
2. Nambari: Je, uzani wa molekuli, stoichiometry, hesabu ya mavuno imethibitishwa kwa kujitegemea (kwa mkono au maktaba)?
3. Chanzo: Je, kila dai na maelezo yamethibitishwa katika hifadhidata halisi?
4. Usalama: Je, SDS imesomwa kwa kila kitendanishi katika utaratibu, kuna michanganyiko yoyote hatari?

Kumbuka: Hatua hizi nne zinatumika "daima", sio "wakati mwingine". Hali 20 ambazo AI ni sahihi haitoi udhuru 1 hali ambayo sio sahihi; kwa sababu katika kemia hali hiyo 1 inaweza kuwa mlipuko, sumu au nakala iliyofutwa.

Makosa ya kawaida

• Kukosea matokeo ya AI kama "rasilimali". AI sio rasilimali, lakini jenereta ambayo inajaribu kukumbuka rasilimali (wakati mwingine kwa usahihi). Ni hifadhidata ya chanzo.
• Kuamini nambari. Kutumia nambari kama vile uzani wa Masi, pKa, kiwango cha mchemko bila kuzithibitisha. Hizi zinaweza kuhesabiwa / kutafutwa kwa uamuzi; Kuuliza modeli ya lugha ndio njia dhaifu zaidi.
• Kutoa usalama kwa AI. "AI sikusema ni hatari" haimaanishi kuwa ni salama. Tathmini ya hatari ni kazi ya mwanadamu na SDS.
• Agizo lisiloeleweka. Si kutoa molekuli kwa jina lake lakini kwa muundo wake (SMILES/InChI); Hii inasababisha molekuli zisizo sahihi kutokana na kuchanganyikiwa kwa majina.
• Kuamini katika jaribio moja tu. Kuuliza swali lile lile tena kwa njia tofauti na sio kuangalia uthabiti.

Kwa muhtasari

• AI ni msaidizi wa dawati mwenye nguvu katika kemia: hutoa kanuni, maelezo, maelezo, mifupa ya scan; lakini maabara haifanyi hivyo na haithibitishi matokeo yake.
• Kuna hatari tatu za asili: kiwanja/nambari bandia, maelezo ya uwongo, udanganyifu wa usalama.
• Tenganisha na uchanganye modeli ya jumla ya lugha na zana za kemia bainishi (RDKit, hifadhidata).
• Pitia kila matokeo kupitia hatua nne za Muundo-Nambari-Chanzo-Usalama.
• Uhakika mzuri: inajumuisha jukumu, uwakilishi wa muundo wazi, muktadha, kazi, kizuizi cha uthibitishaji.

Jukumu la maombi

Chagua molekuli ambayo umejifunza mwenyewe (k.m. aspirini, TABASAMU: CC(=O)Oc1ccc1C(=O)O). Uliza AI mambo matatu: (1) uzito wa molekuli, (2) karatasi mbili za marejeleo, (3) hatua ya usanisi. Kisha thibitisha kila mmoja kwa kujitegemea: hesabu kwa mikono uzito wa Masi kutoka kwa fomula, thibitisha manukuu na DOI, chunguza hatua ya usanisi kwa jicho la usalama. Ni pato gani lilitoka sahihi na lipi lilihitaji marekebisho? Weka "logi ya uthibitishaji" ya nusu ya ukurasa.

orodha ya ukaguzi

• [ ] Niligundua kuwa AI ni msaidizi, si mwanakemia.
• [ ] Ninatambua hatari za uzushi, maelezo ya uwongo, na kutoaminiana kwa mifano.
• [ ] Ninaweza kutofautisha kati ya modeli ya lugha na zana bainishi za kemia.
• [ ] Nitatumia hatua nne za Muundo-Nambari-Chanzo-Usalama kwa kila towe.
• [ ] Ninaelezea molekuli kwa nukuu ya muundo (SMILES/InChI), si kwa jina.
• [ ] Nilihifadhi angalau kumbukumbu moja ya uthibitishaji.