Специалисты из России создали нейросеть, способную воспроизводить профессиональную интуицию химиков при проектировании новых веществ. Для обучения алгоритма исследователи подготовили базу из 200 тыс. парных сопоставлений молекул, которые были проверены экспертами на основе анализа 300 тыс. химических соединений. Разработка способна ускорить научные изыскания в различных сферах — от медицины до разработки новых материалов.
Исследователи из Института органической химии имени Н.Д. Зелинского (ИОХ) РАН разработали нейросеть, которая имитирует логику и интуитивное принятие решений, характерные для специалистов в области химии. Это значительный шаг в области искусственного интеллекта и химической науки, отмечают учёные. Алгоритм может стать инструментом для ускорения научных разработок в фармакологии, материаловедении и других направлениях. Информация об исследовании предоставлена пресс-службой Министерства науки и высшего образования России. Научные результаты будут опубликованы в журнале Chemical Science.
Хотя искусственный интеллект уже применяется для решения многих задач, ранее он не мог воспроизводить интуитивные процессы человеческого мышления. Интуиция химиков формируется благодаря опыту, знаниям и сложным ассоциативным связям, которые трудно формализовать математически.
Чтобы преодолеть это ограничение, учёные использовали метод машинного обучения Learning to Rank (LTR), применяемый в поисковых системах и рекомендательных сервисах. Алгоритм анализирует множество примеров, запоминает закономерности и затем самостоятельно определяет наиболее подходящие варианты.
В качестве критерия обучения была выбрана оценка сложности молекул — параметр, который сложно выразить численно. Опытные химики определяют его субъективно, опираясь на профессиональное чутьё.
Для обучения ИИ привлекли 50 экспертов, которые проанализировали 300 тыс. молекул и сравнили их по уровню сложности. В итоге нейросеть обучали на 200 тыс. парных оценок, что позволило ей научиться принимать решения, аналогичные человеческим, а не просто классифицировать данные.
Разработанная система не только оценивает молекулярные структуры, но и «рассуждает» как специалист. По словам создателей, алгоритм воспроизводит логику экспертов, приобретая профессиональную «интуицию» для более точного выполнения задач.
«Инициатива «Цифровая химия» имеет важное прикладное значение, так она ускоряет внедрение инновационных подходов в химической отрасли и способствует разработке новых структурных решений для промышленности», — заявил заместитель директора ИОХ РАН, член-корреспондент РАН Евгений Третьяков.
