Inteligência de máquina para projetar moléculas e vias de reação

TSUKUBA, Japão, 24 de maio de 2023 - (ACN Newswire) - Pesquisadores no Japão desenvolveram um processo de aprendizado de máquina que projeta simultaneamente novas moléculas e sugere as reações químicas para produzi-las. A equipe, do Instituto de Matemática Estatística (ISM) de Tóquio, publicou seus resultados na revista Science and Technology of Advanced Materials: Methods.

<a id="single_1" href="https://photos.acnnewswire.com/20230523.STAM.jpg" title="Projetando a rede de ligações que ligam átomos em moléculas e sugerindo rotas químicas fazer as moléculas agora pode ser feito simultaneamente.”>

Projetando a rede de ligações que ligam átomos em moléculas e sugerindo rotas químicas fazer as moléculas agora pode ser feito simultaneamente.

Muitos grupos de pesquisa estão fazendo progressos significativos no uso de métodos de inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina para projetar estruturas moleculares viáveis ​​com propriedades desejadas, mas o progresso na colocação dos conceitos de design em prática tem sido lento. O maior obstáculo tem sido as dificuldades técnicas em encontrar reações químicas que possam produzir as moléculas projetadas com eficiências e custos que poderiam ser praticáveis ​​para usos no mundo real.

“Nosso novo algoritmo de aprendizado de máquina e sistema de software associado podem projetar moléculas com quaisquer propriedades desejadas e sugerir rotas sintéticas para produzi-las a partir de uma extensa lista de compostos comercialmente disponíveis”, diz o matemático estatístico Ryo Yoshida, líder do grupo de pesquisa.

O processo utiliza uma abordagem estatística chamada inferência Bayesiana que trabalha com um vasto conjunto de dados sobre diferentes opções de materiais de partida e caminhos de reação. Os possíveis materiais de partida são todas combinações de milhões de compostos que podem ser facilmente adquiridos. O algoritmo do computador avalia a enorme gama de reações viáveis ​​e redes de reação para descobrir uma rota sintética em direção a um composto com as propriedades que foi instruído a buscar. Químicos especialistas podem então revisar os resultados para testar e refinar o que a IA propõe. A IA faz sugestões enquanto os humanos decidem o que é melhor.

“Em um estudo de caso para projetar moléculas semelhantes a medicamentos, o método mostrou um desempenho impressionante”, diz Yoshida. Também projetou rotas para moléculas lubrificantes industrialmente úteis.

“Esperamos que nosso trabalho acelere o processo de descoberta baseada em dados de uma ampla gama de novos materiais”, conclui Yoshida. Para apoiar este objetivo, a equipe ISM disponibilizou o software que implementa seu sistema de aprendizado de máquina a todos os pesquisadores no site GitHub.

O sucesso atual concentrou-se apenas no design de pequenas moléculas. A equipe agora planeja investigar a adaptação do procedimento para projetar polímeros. Muitos dos compostos industriais e biológicos mais importantes são polímeros, mas tem sido difícil fazer novas versões propostas por aprendizado de máquina devido aos desafios em encontrar reações para construir os projetos. As opções simultâneas de design e descoberta de reação oferecidas por esta nova tecnologia podem romper essa barreira.

Mais informações
Ryo Yoshida
O Instituto de Matemática Estatística
Email: yoshidar@ism.ac.jp

Papel: https://doi.org/10.1080/27660400.2023.2204994

Sobre Ciência e Tecnologia de Materiais Avançados: Métodos (STAM-M)

STAM Methods é uma revista irmã de acesso aberto da Science and Technology of Advanced Materials (STAM), e se concentra em métodos e ferramentas emergentes para melhorar e / ou acelerar o desenvolvimento de materiais, como metodologia, aparato, instrumentação, modelagem, dados de alto rendimento coleção, materiais / informática de processo, bancos de dados e programação. https://www.tandfonline.com/STAM-M

Doutor Yasufumi Nakamichi
Diretor de Publicação STAM
Email: NAKAMICHI.Yasufumi@nims.go.jp

Comunicado de imprensa distribuído por Asia Research News for Science and Technology of Advanced Materials.

Tópico: Resumo do comunicado à imprensa
Fonte: Ciência e Tecnologia de Materiais Avançados
Setores: Ciência e Nanotec
https://www.acnnewswire.com

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• Fonte: https://www.acnnewswire.com/press-release/english/84111/