«Al кардинально изменит роль химика-исследователя»
О том, зачем химикам нужен искусственный интеллект (AI) и почему сегодня без него не достичь заметных результатов, рассказывает академик РАН Валентин Павлович Анаников, лауреат Научной премии Сбера в номинации «Физический мир».
Каким образом искусственный интеллект может применяться в науке?
— Искусственный интеллект (AI) открывает невероятные возможности для науки, позволяя значительно ускорить исследования, повысить их точность и расширить границы того, что мы можем изучить.
Одна из наиболее ярких областей применения AI — автоматизация синтеза новых соединений. Это позволяет использовать машинное обучение для прогнозирования свойств молекул, ускоряя процесс их создания и тестирования. Раньше синтез и тестирование новых веществ занимали годы, а с применением AI этот процесс можно сократить до месяцев. Такой подход уже используется в фармацевтике для разработки новых лекарственных препаратов.
Еще одно важное применение AI — анализ больших данных. Химия — это наука с огромным объемом данных, будь то спектроскопия, микроскопия или другие методы анализа. AI может эффективно обрабатывать эти массивы информации, выявлять скрытые закономерности и предлагать неожиданные решения, которые могут быть незаметны для человека. Еще один интересный аспект — цифровые двойники. Это виртуальные копии химических процессов или даже лабораторий, которые могут быть смоделированы на компьютере. Это позволяет не только оптимизировать экспериментальные условия, но и минимизировать риски при проведении опасных реакций. AI в науке — это не просто инструмент, это уже настоящая революция.
— Как все это работает конкретно в вашей научной области?
— Три примера из наших последних исследований, которые помогут понять, как AI трансформирует химию. Первый пример — мы впервые разработали концепцию 4D-катализа, где искусственный интеллект помогает анализировать не только структуры катализаторов, но и их временную эволюцию буквально в режиме реального времени. Это позволяет нам наблюдать, как молекулы взаимодействуют, трансформируются и реагируют в четырех измерениях, что открывает новые горизонты для понимания реакций и создания более эффективных катализаторов, способных изменять свои свойства под воздействием внешних факторов, таких как температура или тип реагентов.
Второй пример — в нашей лаборатории создан уникальный гетерогенный катализатор на основе палладиевых наночастиц, который продемонстрировал рекордную активность в органическом синтезе. С помощью AI мы смогли детально изучить каждую отдельную наночастицу катализатора. Оказалось, что даже микроскопические вариации в размере и форме наночастиц кардинально влияют на эффективность катализатора. AI не только ускорил анализ, но и позволил нам выявить «идеальные» комбинации наночастиц, которые обеспечивают лучшие результаты в химических реакциях.