Vindingrijke scheikunderobot verzet voor maanden aan werk in een week (video)

Scheikundigen van de Universiteit van Amsterdam (UvA) hebben de AI-gestuurde robot RoboChem ontwikkeld. Hij werkt sneller en nauwkeuriger dan de mens en blijkt bijzonder vindingrijk.

Als eerste in zijn soort kan het apparaat voor een belangrijke versnelling zorgen in de zoektocht naar moleculen met farmaceutische en andere toepassingen. De eerste resultaten van RoboChem zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science.

RoboChem werd ontwikkeld door Timothy Noël en zijn groep bij het Van ‘t Hoff Institute for Molecular Sciences van de UvA. In Science beschrijven ze hoe RoboChem in feite een zeer precieze en betrouwbare chemicus is, die verschillende reacties kan uitvoeren en de hoeveelheid afval minimaliseert. Het systeem werkt 24 uur per dag, autonoom, snel en onvermoeibaar.

Noël: “In een week kunnen we de synthese van zo’n tien tot twintig moleculen optimaliseren. Een promovendus zou daar maanden over doen. De robot levert niet alleen de beste reactiecondities, maar ook de beste instellingen voor opschaling. Dit betekent dat we hoeveelheden kunnen produceren die direct relevant zijn voor bijvoorbeeld de farmaceutische industrie.”

De groep heeft veel moeite gedaan om de resultaten van RoboChem te verifiëren. Alle moleculen die in Science zijn gepubliceerd, werden handmatig geïsoleerd en gecontroleerd. Noël is onder de indruk van de vindingrijkheid van het systeem: “Ik werk al meer dan tien jaar aan fotokatalyse en toch geeft RoboChem resultaten die ik niet had kunnen voorspellen. Het systeem identificeerde bijvoorbeeld reacties waarvoor maar heel weinig licht nodig is. Af en toe moest ik me achter mijn oren krabben en goed doorgronden wat het precies had gedaan. Dan vraag je je af: zouden wij het op dezelfde manier hebben gedaan? Achteraf zie je de logica van RoboChem. Maar ik betwijfel of we zelf zulke resultaten hadden behaald. In ieder geval niet zo snel.”

Doorbraken in de chemie met AI

Volgens Noël ligt de relevantie van RoboChem en andere ‘computergestuurde’ chemie ook in het genereren van hoogwaardige data. Dit zal het toekomstige gebruik van AI ten goede komen. “In het huidige chemisch onderzoek worden slechts enkele moleculen grondig onderzocht. De resultaten worden vervolgens geëxtrapoleerd naar schijnbaar vergelijkbare moleculen. RoboChem produceert een complete en uitgebreide dataset, waarbij voor elk individueel molecuul alle relevante parameters worden verkregen. Dat biedt veel meer inzicht.”

Een ander kenmerk is dat het systeem ook ‘negatieve’ gegevens registreert. In de huidige wetenschappelijke praktijk hebben de meeste gepubliceerde gegevens alleen betrekking op succesvolle experimenten. “Een mislukt experiment levert ook relevante data op’, zegt Noël, ‘maar die vind je alleen in de handgeschreven labnotities van de onderzoekers. Dat wordt niet gepubliceerd en is dus niet beschikbaar voor AI-ondersteunde chemie. RoboChem zal daar ook verandering in gaan brengen. Ik twijfel er niet aan dat je dit soort robots nodig zult hebben als je in de chemie doorbraken wilt realiseren met AI.”