يشترك معظم الباحثين في الكيمياء في هدف أساسي يتمثل في توقع خصائص الجزيئات، مثل درجة الغليان أو الانصهار. بمجرد أن يتمكن الباحثون من تحديد هذه التوقعات، يمكنهم التقدم في أعمالهم، مما يؤدي إلى اكتشافات جديدة في مجالات الأدوية والمواد وغيرها. ومع ذلك، فإن الطرق التقليدية للكشف عن هذه التوقعات غالبًا ما ترتبط بتكاليف كبيرة من حيث الوقت والموارد.
هنا يأتي دور فرع من فروع الذكاء الاصطناعي يعرف بتعلم الآلة (ML). على الرغم من أن تعلم الآلة قد خفف العبء عن توقع خصائص الجزيئات، إلا أن الأدوات المتقدمة التي تسهل هذه العملية تتطلب مستوى عالٍ من الخبرة البرمجية، مما يخلق حاجزًا أمام العديد من الكيميائيين الذين قد لا يمتلكون المهارات الحاسوبية المطلوبة.
للتغلب على هذه التحديات، قام باحثون من مجموعة ماكغواير في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بإنشاء تطبيق ChemXploreML، وهو تطبيق مكتبي سهل الاستخدام يساعد الكيميائيين على إجراء هذه التوقعات الهامة دون الحاجة إلى مهارات برمجية متقدمة. التطبيق متاح مجانًا وسهل التحميل، ويعمل على منصات شائعة، كما أنه مصمم للعمل بالكامل دون اتصال بالإنترنت، مما يساعد على الحفاظ على سرية بيانات البحث.
تتمثل إحدى العقبات المحددة في تعلم الآلة الكيميائي في تحويل الهياكل الجزيئية إلى لغة رقمية يمكن للحواسيب فهمها. يقوم ChemXploreML بأتمتة هذه العملية المعقدة من خلال “مُدمجات جزيئية” قوية تحول الهياكل الكيميائية إلى متجهات عددية معلوماتية. بعد ذلك، يستخدم البرنامج خوارزميات متطورة لتحديد الأنماط والتنبؤ بدقة بخصائص الجزيئات مثل درجات الغليان والانصهار من خلال واجهة رسومية تفاعلية بديهية.
يقول أرافينده نيفاس ماريمايثو، الباحث في مجموعة ماكغواير: “يهدف ChemXploreML إلى ديمقراطية استخدام تعلم الآلة في العلوم الكيميائية. من خلال إنشاء تطبيق مكتبي بديهي وقوي وقابل للاستخدام دون اتصال، نضع نماذج التنبؤ المتطورة مباشرة في أيدي الكيميائيين، بغض النظر عن خلفيتهم البرمجية.”
تم اختبار ChemXploreML على خمس خصائص جزيئية رئيسية للمركبات العضوية، وحقق دقة عالية تصل إلى 93 بالمئة لدرجة الحرارة الحرجة. كما أظهر الباحثون أن طريقة جديدة وأكثر تكاملاً لتمثيل الجزيئات (VICGAE) كانت قريبة جدًا من الدقة التي تحققها الطرق التقليدية، لكنها كانت أسرع بعشرة أضعاف.
“نتصور مستقبلًا يمكن فيه لأي باحث تخصيص وتطبيق تعلم الآلة بسهولة لحل التحديات الفريدة، من تطوير مواد مستدامة إلى استكشاف الكيمياء المعقدة للفضاء بين النجوم”، يضيف ماريمايثو.
هذا المحتوى تم باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي.
