Ibm RoboRXN è un laboratorio automatizzato con intelligenza artificiale, basato su cloud e progettato per scoperte molecolari. Supporta set di dati proprietari e la chimica green.
RoboRX è un laboratorio automatizzato con intelligenza artificiale e basato su tecnologia cloud che è stato progettato per la scoperta e la sintesi di nuove molecole e materiali.
RoboRXN offre a tutta la comunità scientifica modelli allenati su dati pubblici. Lo scopo è migliorare la sostenibilità dei processi produttivi, soprattutto di quelli che comportano reazioni chimiche per la conversione delle materie prime in prodotti finiti.
Ibm ha recentemente aggiunto due nuove funzionalità in RoboRXN.
Le nuove capacità cloud permettono agli utenti di allenare le reti neurali di RXN direttamente con set di dati proprietari per una esperienza personalizzata nell’utilizzo dei modelli. Questo è reso possibile grazie allo sviluppo di processi intelligenti che permettono, senza richiedere nessuna esperienza nell’ambito delle operazioni di intelligenza artificiale, di allenare i modelli e di farlo secondo i massimi standard di sicurezza del cloud.
I nuovi modelli di intelligenza artificiale possono ora assistere i chimici nell’identificazione di enzimi da poter utilizzare al posto di processi e catalizzatori tradizionali, con lo scopo di favorire l’utilizzo di tecniche di laboratorio più sostenibili. Gli enzimi sono molecole biologiche altamente complesse necessarie per convertire materiali in prodotti come carta, cosmetici, farmaci e aromi e sono considerati una delle strategie di successo per sostituire processi tradizionali con alternative più verdi e sostenibili.
Nuovi materiali con un navigator per i chimici
Contestualmente Ibm ha annunciato nuove collaborazioni con Atinary, Arctoris, Chemspeed Techonologies AG, Syngenta e Thieme Chemistry per continuare ad accelerare con RoboRXN la sintesi e la sperimentazione di nuovi materiali in vari settori industriali.
Per identificare e produrre un nuovo materiale, infatti, fa sapere Ibm in una nota, possono essere necessari quasi 10 anni e dia 10 ai 100 milioni di dollari. Questo perché la chimica di sintesi si basa ancora su metodi che procedono per tentativi, con relativamente pochi progressi fatti per modernizzare l’intero settore chimico usufruendo delle tecniche digitali.
IBM RoboRXN è progettato per agire come un navigator per i chimici, permettendo loro di scoprire e sviluppare nuovi materiali in un modo più efficiente rispetto ai processi tradizionali, automatizzando la maggior parte del lavoro di base che deve essere svolto nelle fasi iniziali della sintesi dei materiali. Gli utenti possono persino sintetizzare materiali a distanza attraverso l’utilizzo del cloud.
RoboRXN offre nuovi modelli per promuovere l’utilizzo di processi chimici più sostenibili utilizzando un grande numero di dati relativi alle reazioni enzimatiche note finore, offrendo in definitiva una sintesi chimica più green. Per esempio, i chimici possono usare questa nuova architettura AI per trovare alternative enzimatiche ai tradizionali catalizzatori chimici e solventi derivati dal petrolio.
Una limitazione principale per l’applicazione della chimica enzimatica è che la conoscenza specifica del dominio necessaria per adattare gli enzimi esistenti a nuove trasformazioni chimiche è poco strutturata e richiede decenni di pratica per riuscire a districarsi tra tutti gli enzimi noti. Questo ha reso difficile e dispendioso in termini di tempo applicare enzimi esistenti nei tradizionali metodi di sperimentazione.
L’utilizzo di modelli AI per suggerirre enzimi per la sintesi organica potrebbe consentire un percorso agevolato, più economico e sostenibile per la sintesi di nuovi materiali. I casi d’uso industriale spaziano dall’industria alimentare e delle bevande a quella farmaceutica, ai cosmetici e altro ancora. Nella produzione della carta, per esempio, la pasta può essere trattata con la xilanasi, un enzima naturale, invece della candeggina, che è costosa e inquinante.
Le varie applicazioni industriali
Le imprese industriali che collaborano con Ibm stanno testando RoboRXN seguendo modi unici e personalizzati, tutti con l’obiettivo di rivoluzionare la pratica della chimica organica e accelerare la scoperta dei materiali.
Con Atinary Technologies Ibm ha annunciato una collaborazione per integrare le loro due piattaforme cloud, Atinary Self-driving Platform (AtinaryTM SDLabs) e IBM RoboRXN, per accelerare e rivoluzionare l’ottimizzazione delle reazioni chimiche.
Con Arctoris ha presentato una partnership di ricerca per combinare RXN for Chemistry con Ulysses, la piattaforma automatizzata di biologia e biochimica di Arctoris, chiudendo così il ciclo Design-Make-Test-Analyse nella scoperta dei farmaci.
Chemspeed Technologies AG ha formato una partnership con Ibm per offrire la tecnologia RoboRXN come soluzione ai suoi clienti.
Syngenta sta implementando la tecnologia RXN nel suo flusso di lavoro per la scoperta dei materiali.
Thieme Chemistry e Ibm hanno unito le forze per migliorare le prestazioni dei modelli AI incorporando dati di alta qualità provenienti dalle fonti di pubblicazione digitali di Thieme sulla chimica organica – Science of Synthesis e Synfacts – in RXN for Chemistry.
RXN for Chemistry, il motore principale di RoboRXN, è guidato da un metodo di traduzione di apprendimento automatico neurale all’avanguardia che predice il risultato più probabile di una reazione chimica. Lo fa trattando la chimica come una linguaggio rappresentando le reazioni con sequenze di caratteri chiamati Simplified Molecular Input Line Entry System (SMILES) per descrivere entità chimiche. In questo schema, la predizione del risultato di una reazione è assimilabile alla traduzione da un linguaggio dei precursori al linguaggio dei prodotti.
I percorsi sintetici ottimizzati sono poi utilizzati come input per RoboRXN, una piattaforma automatizzata per la sintesi di molecole. Il sistema AI è anche dotato di un’architettura retrosintetica in cui invece di prevedere il risultato di una possibile reazione chimica (previsioni in avanti), lavora in ordine inverso per determinare le sostanze chimiche necessarie per creare una data molecola target.
La piattaforma basata su cloud è stata originariamente progettata e annunciata nel 2018, e resa disponibile gratuitamente su Ibm Cloud.
Dal suo annuncio, RoboRXN ha superato tutti i modelli data-driven, raggiungendo più del 90% di precisione sulle previsioni delle reazioni chimiche: attualmente è utilizzato da più di 29.000 utenti e ha accumulato oltre 5 milioni di previsioni di reazione.
È stato adottato nei flussi di lavoro di alcune delle migliori aziende farmaceutiche, biotecnologiche e agricole, aiutandole ad accelerare le previsioni di reazioni chimiche, percorsi di retrosintesi, procedure sperimentali e automatizzando la compilazione e l’esecuzione di sintesi chimiche.
