Sneller dan de mens en 'dichtbij perfectie': scheikunde in stroomversnelling door kunstmatige intelligentie

Waar wetenschappers voorheen maanden bezig waren, doet een robot met kunstmatige intelligentie het vanaf nu razendsnel: het kunstmatig samenstellen van moleculen. Een flinke doorbraak in de wetenschappelijke wereld, die veel teweeg kan brengen.

Het apparaat, de RoboChem, is ontwikkeld door een team van experts aan de Universiteit van Amsterdam. De Belgische Timothy Noël, scheikundig onderzoeker, heeft de leiding over het team. "Dit is echt uniek in de wereld", vertelt hij trots. "Het heeft ons ook 4 jaar gekost om dit samen te stellen."

'Belangrijke doorbraak'

De term doorbraak komt wel vaker voorbij in de wetenschap, maar zelfs Robbert Dijkgraaf, minister van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap, wil er in dit geval in meegaan. "Ik vind het een belangrijke doorbraak, omdat het ook een eerste stap is in een nog heel lange weg. En waar we ongetwijfeld nog heel veel dingen gaan meemaken."

Dijkgraaf doelt op het gebruik van de kunstmatige intelligentie in het apparaat. Op die manier kunnen de wetenschappers namelijk snel en veilig op zoek naar nieuwe kunstmatig samengestelde moleculen. In de praktijk gaat het bijvoorbeeld om de zoektocht naar nieuwe medicijnen.

Chemische reactie

In de methode worden geen buisjes, cilinders of erlenmeyers meer toegepast, maar is er een ingenieus ander systeem. De robot zuigt kleine hoeveelheden grondstoffen op en het mengsel gaat via flexibele slangetjes naar de reactor. Daar vindt een chemische reactie plaats.

Vervolgens worden de nieuw gevormde moleculen gemeten. Deze gegevens gaan direct naar de computer waar de kunstmatige intelligentie z'n werk doet. De computer bepaalt aan de hand van algoritmes welke reacties het best scoren. Deze data komt direct beschikbaar.

Efficiënte manier

Het robotsysteem zorgt voor een veel efficiëntere manier van werken. "Mensen moeten naar huis gaan, we moeten slapen, we moeten eten. Als je één keer op 'play' duwt, blijft hij doorgaan totdat wij 'stop' zeggen", vertelt Noël. "Op die manier kan je experimenten gaan uitvoeren tot op een niveau dat heel dicht bij perfectie komt."

Dezelfde experimenten die voorheen met de hand werden gedaan, worden nu razendsnel uitgevoerd. Noël: "Wat een robot op een dag doet, daar heeft een student minstens 2 maanden voor nodig."

Patroon in de natuur

Volgens Noël laat het apparaat de positieve ontwikkelingen binnen de kunstmatige intelligentie zien. "AI is heel breed. Dit is echt erop geënt om zo snel mogelijk chemie te gaan bedrijven", zegt de Belgische wetenschapper. "Zeker in complexe chemische experimenten is dat een doorbraak, zou ik zeggen."

Dijkgraaf is ook positief over de ontwikkeling. "Bij chatGPT is het patroon herkennen in woorden, en kijken of je kan voorspellen hoe de zin doorloopt. Hier gaat het over patroon herkennen in de natuur", legt de minister uit. "Ik denk dat we echt AI gaan zien als een heel belangrijk element in de wetenschap."

Slimme assistent

Volgens de minister neemt kunstmatige intelligentie niet al het denkwerk van de wetenschapper over, maar moeten we het zien als hulp. "Het is een heel slimme assistent", zegt Dijkgraaf. "Ik denk dat dit vooral betekent dat je gewoon extra denk-, reken- en uitvoeringskracht hebt in het laboratorium."

Noël denkt dat de ontwikkeling kan bijdragen aan een betere wereld, vooral op het gebied van medicijnen. "Om één medicijn te maken, moet de farmaceutische industrie 10.000 moleculen gaan maken", legt hij uit. "Dat moet door chemici gedaan worden. Als we dat proces kunnen versnellen, kunnen we ook veel sneller medicijnen gaan maken op de lange termijn."

Bestrijden van kanker

De onderzoeker houdt zich bezig met fotochemie, de tak van de scheikunde die zich richt op de invloed van licht op chemische reacties. Daar wordt de machine dus ook voor gebruikt. "Maar dat hoeft niet zo te zijn", legt hij uit. "Je kan hier een ander type reactor inschuiven. In principe zijn de opties oneindig."

Noël droomt ervan om op deze snellere manieren bijvoorbeeld iets te kunnen betekenen in het bestrijden van kanker. "We hebben al veel opgelost als chemici. Maar er zijn nog veel stappen te maken. En kanker is nog altijd in de wereld. Daar moeten we nog veel werk in verzetten", zegt hij.

Nog een wereld te winnen

"Maar er zijn ook andere terreinen. Stoffen voor batterijen, voor chemische processen. Daar worden ook nieuwe stoffen voor gezocht", zegt Noël tot slot.

Minister Dijkgraaf beaamt dat er nog een wereld te winnen is. "We weten natuurlijk dat er fantastische toepassingen van de wetenschap liggen, ver voorbij de grens van de complexiteit die wij aankunnen."