Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Amsterdã (UvA) criou um robô autônomo de síntese química com uma unidade integrada de aprendizado de máquina orientada por IA. Chamado de RoboChem, o robô é capaz de superar um químico humano em termos de velocidade e precisão, ao mesmo tempo em que demonstra um alto nível de criatividade.
O RoboChem foi desenvolvido pelo grupo do professor Timothy Noël no Instituto Van ‘t Hoff de Ciências Moleculares da UvA. De acordo com sua pesquisa, o RoboChem é um químico preciso e confiável que pode realizar uma variedade de reações enquanto produz quantidades mínimas de resíduos. O que impressiona é que ele funciona de forma autônoma 24 horas por dia, entregando resultados de forma rápida e incansável.
Segundo Noël, o sistema pode otimizar a síntese de cerca de dez a vinte moléculas por semana, o que levaria vários meses para um estudante de doutorado. O robô não apenas produz as melhores condições de reação, mas também fornece as configurações para aumento de escala.
O grupo Noël é especializado em química de fluxo, uma abordagem inovadora que substitui béqueres, frascos e outras ferramentas químicas tradicionais por um sistema de tubos pequenos e flexíveis. No RoboChem, uma agulha robótica coleta cuidadosamente os materiais iniciais e os mistura em pequenos volumes de pouco mais de meio mililitro.
A mistura então flui através do sistema de tubulação em direção ao reator, onde a luz dos poderosos LEDs desencadeia a conversão molecular ativando um fotocatalisador incluído na mistura de reação. O fluxo continua em direção a um espectrômetro NMR automatizado que identifica as moléculas transformadas. Esses dados são retornados ao computador que controla o RoboChem em tempo real.
“Este é o cérebro por trás do RoboChem,” diz Noël. “Ele processa as informações usando inteligência artificial. Usamos um algoritmo de aprendizado de máquina que determina de forma autônoma quais reações realizar. Ele sempre busca o resultado ideal e refina constantemente sua compreensão da química.”
Além disso, a equipe usou o RoboChem para replicar pesquisas anteriores publicadas em quatro artigos selecionados aleatoriamente. Eles então determinaram se a Robochem produziu os resultados com precisão ou os melhorou.
“Em cerca de 80% dos casos, o sistema produziu melhores rendimentos. Para os outros 20%, os resultados foram semelhantes,” diz Noël em um comunicado. “Isso não me deixa dúvidas de que uma abordagem assistida por IA será benéfica para a descoberta química no sentido mais amplo possível.”
Os pesquisadores afirmam que a relevância do RoboChem e de outros produtos químicos “computadorizados” também reside na geração de dados de alta qualidade, o que beneficiará o uso futuro da IA. O RoboChem produz um conjunto de dados completo e abrangente onde todos os parâmetros relevantes são obtidos para cada molécula individual.
O sistema também registra dados “negativos”. Na prática científica atual, a maioria dos dados publicados reflete apenas experimentos bem-sucedidos. Os pesquisadores enfatizam a importância dos experimentos fracassados, que só podem ser encontrados nas notas de laboratório manuscritas dos pesquisadores.
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