Eines der gemeinsamen, grundlegenden Ziele der meisten Chemieforscher ist die Notwendigkeit, die Eigenschaften eines Moleküls wie den Siede- oder Schmelzpunkt vorherzusagen. Sobald Forscher diese Vorhersage bestimmen können, können sie ihre Arbeit voranbringen und Entdeckungen ergeben, die zu Medikamenten, Materialien und mehr führen. In der Vergangenheit sind jedoch die traditionellen Methoden zur Enthüllung dieser Vorhersagen mit erheblichen Kosten verbunden – zusätzlich zu den Fonds Zeit und Verschleiß für die Ausrüstung.
Geben Sie einen Zweig der künstlichen Intelligenz ein, das als maschinelles Lernen (ML) bekannt ist. ML hat die Vorhersage der Molekül -Eigenschaft in einem Grad verringert, aber die fortschrittlichen Instruments, die den Prozess am effektivsten beschleunigen – indem sie aus vorhandenen Daten lernt, um schnelle Vorhersagen für neue Moleküle zu treffen – erfordern, dass der Benutzer über ein erhebliches Maß an Programmierkompetenz verfügt. Dies schafft für viele Chemiker, die möglicherweise nicht über die erheblichen Rechenkenntnisse verfügen, um die Vorhersagepipeline zu navigieren, eine Zugangsbarriere.
Um diese Herausforderung zu lindern, Forscher in der McGuire Analysis Group am MIT haben geschaffen ChemxPloremlEine benutzerfreundliche Desktop-App, mit der Chemiker diese kritischen Vorhersagen treffen können, ohne fortschrittliche Programmierkenntnisse zu erfordern. Diese App ist frei verfügbar, einfach zu herunterladen und auf Mainstream -Plattformen zu funktionieren. Sie ist auch so konstruiert, dass sie vollständig offline funktionieren, was dazu beiträgt, die Forschungsdaten proprietär zu halten. Die aufregende neue Technologie wird in einem umrissen Artikel, der kürzlich in der veröffentlicht wurde Journal of Chemical Info and Modeling.
Eine spezifische Hürde beim chemischen maschinellen Lernen ist die Übersetzung molekularer Strukturen in eine numerische Sprache, die Laptop verstehen können. ChemxPloreml automatisiert diesen komplexen Prozess mit leistungsstarken, eingebauten „molekularen Einbettungen“, die chemische Strukturen in informative numerische Vektoren umwandeln. Als nächstes implementiert die Software program hochmoderne Algorithmen, um Muster zu identifizieren und molekulare Eigenschaften wie Kochen- und Schmelzpunkte genau durch eine intuitive, interaktive grafische Schnittstelle vorherzusagen.
„Das Ziel von ChemxPloreml ist es, die Verwendung von maschinellem Lernen in den Chemikalienwissenschaften zu demokratisieren“, sagt Aravindh Nivas Marimuthu, ein Postdoc in der McGuire -Gruppe und führender Autor des Artikels. „Indem wir eine intuitive, leistungsstarke und offline-fähige Desktop-Anwendung erstellen, geben wir die hochmoderne Vorhersagemodellierung direkt in die Hände von Chemikern, unabhängig von ihrem Programmierhintergrund. Diese Arbeit beschleunigt nicht nur die Suche nach neuen Arzneimitteln und Materialien, indem sie den Screening-Prozess schneller und billiger machen, sondern das versatile Design öffnet auch die Türen für zukünftige Innovationen.“
ChemxPloreml soll sich im Laufe der Zeit entwickeln, sodass zukünftige Techniken und Algorithmen entwickelt werden, können sie nahtlos in die App integriert werden, um sicherzustellen, dass Forscher immer in der Lage sind, auf die aktuellsten Methoden zugreifen und implementieren können. Die Anwendung wurde an fünf wichtigen molekularen Eigenschaften organischer Verbindungen getestet – Schmelzpunkt, Siedepunkt, Dampfdruck, kritische Temperatur und kritischer Druck – und erreichten hohe Genauigkeitswerte von bis zu 93 Prozent für die kritische Temperatur. Die Forscher zeigten auch, dass eine neue, kompaktere Methode zur Darstellung von Molekülen (Vicgae) quick so genau struggle wie Standardmethoden wie Mol2VEC, aber bis zu 10 -mal schneller.
„Wir stellen uns eine Zukunft vor, in der ein Forscher maschinelles Lernen leicht anpassen und anwenden kann, um einzigartige Herausforderungen zu lösen, von der Entwicklung nachhaltiger Materialien bis zur Erforschung der komplexen Chemie des interstellaren Raums“, sagt Marimuthu. Zu ihm ist der Senior Autor und die Klasse von 1943 Karriere -Entwicklung Assistenzprofessorin für Chemie Brett McGuire.