机器天然产物合成化学通过“图灵测试”

Chematica通过调整他们的有机合成软件,程序背后的团队首次显示,机器能够计划多步骤的复杂天然产物的合成。三个合成的实验验证在实验室里,和一个“图灵测试”化学显示机器的线路主要区别那些由人类设计的化学家。

这是第一次我们看到计算机能够实现天然产物全合成的

Timothy Cernak密歇根大学

一场持久战,在研读总合成一个复杂的自然产物,很容易迷路。许多反应的步骤通常不似乎他们将原料接近目标。但人类化学家的人才——能够strategise许多举措做出创造性的选择,实施一系列看似任意的步骤,直到事情突然走到一起。时总合成、计算机程序可以比作初学者下棋——到目前为止,他们已经被认为只有一个移动一次。而这种策略允许机器设计路线相对简单的产品,他们有困难设计多步合成复杂的产品,因为他们缺乏思考的能力很多,像人类一样思考。

有时作为一个化学家你复化结构,但计算机不能看到任何获得这样做,”说Bartosz Grzybowski,Chematica的开发者之一。但一旦你越过复杂性的驼峰,可以得到一些非常简单。也为计算机棘手的是,当生成途径复杂产品,化学空间迅速变得非常大的。每一个反应步骤创建计算机能够遵循100个分支机构,这意味着20个步骤组成的合成,将有100的空间^20.选项。为了帮助程序导航这个空间找到有用的反应,研究小组提出了一个新的算法。的一个算法探索空间的多样性的解决方案,而另一个是想尽快完成合成。他们都互相交谈,所以他们更新自己,grzybowsk说。其他变化——新反应规则,量子力学方法和分子力学方法也包括在内。

虽然这些变化允许Chematica找到几个天然产品路线,它仍然找不到其他人,甚至当它知道所有的个人反应计划合成。更进一步,团队介绍了基于因果关系的规则——教学程序选择在合成如何创建的其他选择的可能性;例如,复杂的结构来简化它。改进,Chematica能够创建原始路线对许多复杂的分子,比如Lamellodysidine,团队实验验证以及另外两个天然产品。

团队继续进行化学图灵测试来确定设计的路线Chematica专家可以从那些由人类设计的。结合20 20合成通路设计的程序,从文学、18个顶级化学家们被问及他们认为是由一个人设计和机器。Grzybowski说,他们不能告诉。但Grzybowski强调,目的不是废除人类。“我们不是要取代化学家,我们试图给化学家计算器做事情更快,“Grzybowski说。机器可以给你不同的选择,例如,你可以说“我想做些不同的事情——不使用Diels-Alder反应”。所以,它为您提供了更多的选择时间尺度,对人类将很难实现。

”我认为这是一个里程碑,这是第一次,我们看到计算机能够实现天然产物全合成,”说盖Cernak助理教授,研究化学合成的接口,在密歇根大学的计算机科学。”,真正的核心是图灵测试…计算机正在接近人类的导航能力相对复杂的分子。这里有一些生物碱,有一些多环萜烯- - -这些都不是简单的事情。”