Ahli kimia memiliki asisten laboratorium baru: kecerdasan buatan. Para peneliti telah mengembangkan program komputer ‘pembelajaran mendalam’ yang menghasilkan cetak biru untuk rangkaian reaksi yang diperlukan untuk membuat molekul organik kecil, seperti senyawa obat. Jalur yang disarankan alat itu tampak sama bagusnya di kertas sebagaimana yang dibuat oleh ahli kimia manusia.
Alat yang dijelaskan di Nature , bukanlah perangkat lunak pertama yang menggunakan kecerdasan buatan (AI), bukan keterampilan dan intuisi manusia. Namun ahli kimia memuji perkembangan sebagai tonggak sejarah, mengatakan bahwa itu bisa mempercepat proses penemuan obat dan membuat kimia organik lebih efisien.
“Apa yang telah kita lihat di sini adalah bahwa kecerdasan buatan semacam ini dapat menangkap pengetahuan ahlinya,” kata Pablo Carbonell, yang mendesain alat-alat prediksi-sintesis di Universitas Manchester, Inggris, dan tidak terlibat dalam pekerjaan. Dia menggambarkan upaya itu sebagai “sebuah makalah penting”.
Para ahli kimia secara konvensional telah mencermati daftar-daftar reaksi yang dicatat oleh orang lain, dan ditarik berdasarkan intuisi mereka sendiri untuk menyusun jalur langkah demi langkah untuk membuat senyawa tertentu. Mereka biasanya bekerja mundur, dimulai dengan molekul yang ingin mereka ciptakan dan kemudian menganalisa bahan kimia pereaksi yang tersedia dan rangkaian reaksi yang dapat digunakan untuk mensintesisnya – sebuah proses yang dikenal sebagai retrosintesis, yang dapat memakan waktu berjam-jam atau bahkan berhari-hari dari sebuah perencanaan.
Sistem pengajaran mandiri
Alat AI baru ini dikembangkan oleh Marwin Segler, seorang ahli kimia organik dan peneliti kecerdasan buatan di Universitas Münster di Jerman, dan rekan-rekannya, menggunakan jaringan saraf pembelajaran-dalam untuk menyerap semua reaksi kimia organik satu langkah – yang diketahui 12,4 juta dari mereka. Ini memungkinkannya untuk memprediksi reaksi kimia yang dapat digunakan dalam satu langkah. Alat ini berulang kali menerapkan jaringan sarafnya dalam merencanakan sintesis multi-langkah, mendekonstruksi molekul yang diinginkan sampai akhirnya dengan pereaksi awal yang tersedia.
Segler dan timnya menguji jalur yang dilemparkan oleh program ini dalam percobaan double-blind, untuk melihat apakah ahli kimia berpengalaman bisa menerangkan jalur sintesis AI dari peralatan yang dibuat oleh manusia tersebut. Mereka menunjukkan 45 ahli kimia organik dari dua institut di Cina dan Jerman, rute sintesis potensial untuk sembilan molekul: satu jalur yang disarankan oleh sistem, dan satu lagi dirancang oleh manusia. Para ahli kimia tidak memiliki preferensi yang terbaik.
Para peneliti telah mencoba menggunakan kekuatan komputasi untuk merencanakan sintesis kimia organik sejak 1960-an, dengan hanya keberhasilan yang terbatas. Tapi alat Segler adalah salah satu dari beberapa program yang dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir yang menggunakan AI untuk menandai rute reaksi potensial.
Chematica, yang paling terkenal, diakuisisi oleh perusahaan farmasi Jerman Merck pada Mei 2017, sebagai informasi yang tidak diungkapkan kepada publik. Bartosz Grzybowski, seorang ahli kimia di Institut Sains dan Teknologi Nasional Ulsan di Korea Selatan, dan timnya menghabiskan waktu bertahun-tahun untuk memasukkan aturan kimia organik ke dalam sistem untuk program tersebut.
Fase pengujian
Grzybowski melaporkan bahwa ia telah menguji delapan jalur yang disarankan algoritmanya di laboratorium, dan bahwa mereka semua berhasil. “Saya sangat senang ada kebangkitan retrosintesis ini, dan menyambut pendekatan yang berbeda,” katanya.
Alat Segler berbeda karena ia belajar dari data saja dan tidak perlu manusia untuk memasukkan aturan untuk menggunakannya.
Ola Engkvist, seorang ahli kimia komputasi di perusahaan farmasi AstraZeneca di Gothenburg, Swedia, terkesan oleh pekerjaan itu. “Meningkatkan tingkat keberhasilan dalam kimia sintetis akan memiliki manfaat besar dalam hal kecepatan dan efisiensi pada proyek-proyek penemuan obat, serta pengurangan biaya,” katanya.
Segler mengatakan alatnya telah menggelitik minat beberapa perusahaan farmasi. Tetapi dia tidak melihatnya menempatkan ahli kimia organik di luar pekerjaan. “Ini akan menjadi asisten ahli kimia yang ingin membuat molekul dan mendapatkan dari A ke B secepat mungkin,” katanya. “Perangkat navigasi GPS dapat membuat peta kertas menjadi berle – tetapi bukan pengemudi mobil.”
