اخبار بیولوژی، اخبار تکنولوژی، اخبار علمی
چگونه آزمایشگاه‌های شیمی مبتنی بر هوش مصنوعی، اکتشاف را بازتعریف می‌کنند؟
پیشرفت آزمایشگاه‌های اتوماتیک در شیمی و علم مواد، با استفاده از هوش مصنوعی و اتوماسیون، نوید انقلابی در تحقیقات را با تسریع در کشف مولکول‌ها و مواد جدید می‌دهد. میلاد ابوالحسنی نیاز به تعاریف استاندارد و معیارهای عملکرد را برای مقایسه و بهبود موثر این فناوری‌ها برجسته می‌کند.
معیارهای استاندارد در آزمایشگاه‌های اتومات با هدف تسریع کشف در علم شیمی و مواد
حوزه‌های شیمی و علم مواد شاهد افزایش علاقه به «آزمایشگاه‌های اتومات» هستند که از هوش مصنوعی (AI) و سیستم‌های خودکار برای تسریع تحقیقات و کشف استفاده می‌کنند. اکنون محققان مجموعه‌ای از تعاریف و معیارهای عملکرد را پیشنهاد می‌کنند که به محققان، غیرمتخصصان و کاربران آینده این امکان را می‌دهد تا بهتر درک کنند که این فناوری‌های جدید چه می‌کنند و عملکرد هر فناوری چگونه است.
آزمایشگاه‌های اتومات برای تسریع در کشف مولکول‌ها، مواد و فرآیندهای تولید جدید، با کاربردهای مختلف از دستگاه‌های الکترونیکی گرفته تا داروسازی، نوید بسیار زیادی دارند. در حالی که فناوری‌ها هنوز نسبتاً جدید هستند، برخی نشان داده‌اند که زمان مورد نیاز برای شناسایی مواد جدید را از ماه‌ها یا سال‌ها به روز کاهش می‌دهند.
میلاد ابوالحسنی، نویسنده مسئول مقاله در مورد معیارهای جدید و دانشیار مهندسی شیمی و بیومولکول می‌گوید: «آزمایشگاه‌های اتومات در حال حاضر توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند، اما سؤالات زیادی در مورد این فناوری‌ها وجود دارد. در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی این فناوری به‌عنوان «خودکار» توصیف می‌شود، اما تیم‌های تحقیقاتی مختلف «خودمختار» را متفاوت تعریف می‌کنند. به همین ترتیب، تیم های تحقیقاتی مختلف عناصر مختلف کار خود را به روشهای مختلف گزارش می‌کنند. این امر مقایسه این فناوری‌ها را با یکدیگر دشوار می‌کند و اگر بخواهیم از یکدیگر یاد بگیریم و میدان را به جلو ببریم، مقایسه مهم است.
«آزمایشگاه اتومات A واقعاً چه کاری را به خوبی انجام می‌دهد؟ چگونه می‌توانیم از آن برای بهبود عملکرد آزمایشگاه اتومات B استفاده کنیم؟ ما مجموعه‌ای از تعاریف و معیارهای عملکرد مشترک را پیشنهاد می‌کنیم که امیدواریم توسط همه افرادی که در این فضا کار می‌کنند، اتخاذ شود. هدف نهایی این خواهد بود که به همه اجازه دهیم تا از یکدیگر بیاموزیم و این فناوری‌های شتاب تحقیقاتی قدرتمند را پیش ببریم.
ابوالحسنی می‌گوید: «به‌عنوان مثال، به‌نظر می‌رسد در آزمایشگاه‌های اتومات شاهد چالش‌هایی در رابطه با عملکرد، دقت و استحکام برخی از سیستم‌های اتومات هستیم که سؤالاتی را در مورد اینکه چقدر این فناوری‌ها می‌توانند مفید باشند، ایجاد می‌کند. اگر معیارهای استاندارد و گزارش نتایج را داشته باشیم، می‌توانیم این چالش‌ها را شناسایی کرده و نحوه رسیدگی به آنها را بهتر درک کنیم.»
در هسته پیشنهاد جدید، تعریف روشنی از آزمایشگاه‌های اتومات و هفت معیار عملکرد پیشنهادی وجود دارد که محققان آنها را در هر کار منتشر شده مرتبط با آزمایشگاه‌های اتومات خود لحاظ می‌کنند.
- درجه استقلال: یک سیستم به چه مقدار راهنمایی از کاربران نیاز دارد؟
- طول عمر عملیاتی: چه مدت سیستم میتواند بدون دخالت کاربران کار کند؟
- توان عملیاتی: چقدر طول می‌کشد تا سیستم یک آزمایش را اجرا کند؟
- دقت آزمایشی: نتایج سیستم چقدر قابل تکرار هستند؟
- استفاده از مواد: مقدار کل مواد استفاده شده توسط یک سیستم برای هر آزمایش چقدر است؟
- فضای پارامتر قابل دسترسی: سیستم تا چه حد میتواند تمام متغیرهای هر آزمایش را در نظر بگیرد؟
- کارایی بهینه سازی.
ابوالحسنی می‌گوید: «کارایی بهینه‌سازی یکی از مهم‌ترین معیارها است، اما در عین حال یکی از پیچیده‌ترین آنها نیز هست – زیرا تعریف مشخصی ارائه نمی‌کند. ما از محققان می‌خواهیم که عملکرد آزمایشگاه اتومات خود و الگوریتم انتخاب آزمایشی آن را با محک زدن آن در برابر یک خط مبنا – به عنوان مثال، نمونه‌گیری تصادفی – تجزیه و تحلیل کمی کنند.
در نهایت ابوالحسنی می‌گوید: ما فکر می‌کنیم که داشتن یک رویکرد استاندارد برای گزارش‌دهی در مورد آزمایشگاه‌های اتومات کمک می‌کند تا این اطمینان حاصل شود که نتایج قابل اعتماد و قابل تکراری تولید می‌شود که از برنامه‌های هوش مصنوعی با مجموعه داده‌های بزرگ و باکیفیت تولید شده توسط خود، استفاده می‌کند.
مقاله “متریک‌های عملکرد برای آزادسازی قدرت آزمایشگاه‌های اتومات در شیمی و علم مواد” در مجله دسترسی آزاد Nature Communications منتشر شده است.
همچنین بخوانید:
- هوش مصنوعی عملکردی برتر در پیش‌بینی سرطان سینه دارد
- هوش مصنوعی میتواند علائم اولیه آلزایمر را در الگوهای گفتاری تشخیص دهد
- احساس تنهایی، بی‌خوابی، نوشیدن الکل: همگی از پیامد کار با سیستم‌های هوش مصنوعی
- هوش مصنوعی در طراحی دارو
مترجم: معصومه قریبی ششده
