كيف يستخدم أحد الكيميائيين الذكاء الاصطناعي والروبوتات لأتمتة التجارب المعملية

يعتقد غابرييل جوميز أن مستقبل الكيمياء يتعلق بالقوارير وأغطية الدخان بقدر ما يتعلق بالشفرة. يعمل جوميز، وهو مهندس كيميائي في جامعة كارنيجي ميلون، في نقطة التقاطع بين الكيمياء والذكاء الاصطناعي. هدفه هو أتمتة الأبحاث المعملية، مما يجعل التجارب أسرع وأكثر دقة وأسهل في التنفيذ. قاده عمله إلى إنشاء Coscientist: وكيل ذكي يتكيف مع نماذج لغوية كبيرة مثل GPT-4 للأتمتة والبنية التحتية للمختبر.

بدأ مسار جوميز في بلدة صغيرة في الريف البرازيلي، حيث لم يكن يمتلك جهاز كمبيوتر حتى بلغ 19 عامًا. كان أول فرد في عائلته يلتحق بالجامعة، ووجد مهنته في جامعة ريو دي جانيرو الفيدرالية، عندما أخبره أحد الأساتذة: “كل الكيمياء موجودة داخل معادلة شرودنغر هذه – كل ما عليك فعله هو حلها!” وقد وضعته هذه الفكرة على الطريق إلى الكيمياء الحاسوبية، وفي نهاية المطاف، إلى مكتب البيت الأبيض لسياسة العلوم والتكنولوجيا، حيث قدم المشورة في الفترة من 2023 إلى 2024 حول مخاطر ومكافآت الأنظمة الذكية.

العلمية الأمريكية تحدث إلى جوميز حول سبب إنشائه لـ Coscientist وكيف يعمل الذكاء الاصطناعي على تمكين التجارب التي كانت مستحيلة في السابق بسبب خطأ بشري أو الإرهاق الشديد.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

(وفيما يلي نسخة منقحة من المقابلة.)

من أين أتت فكرة Coscientist؟

لقد جاء من القلق. كانت جامعة كارنيجي ميلون تبني مبادرة كبيرة لمختبر سحابي أكاديمي — معدات بقيمة 50 مليون دولار يتحكم فيها مزيج من الأشخاص والروبوتات — وستكون الواجهة عبر الكود. لقد كنت متوترًا لأن زملائي في الكيمياء والأحياء لن يستخدموا هذه المنصة الرائعة. يتعين عليك في الأساس أن تطلب منهم أن يفكروا في كيفية إجراء التجارب في بيئة مختلفة تمامًا لا يشاركون فيها جسديًا. أحب أن أمزح بأن الكيميائيين، والكيميائيين العضويين على وجه الخصوص، لديهم هذا الشعور بأن “مختبري هو مملكتي، ولا يجوز لك التعدي”.

بدأت مجموعتي في يناير 2022، وكنا نجرب بعض الأشياء مع نماذج لغوية كبيرة ولم ننجح حقًا. ثم ظهر GPT-4 في 14 مارس 2023. أتذكر أن أحد طلابي أرسل لقطات شاشة من المستند التقني الخاص بنا على Slack، واعتقدت أنه كان يجذبني، وكانت الإمكانيات مذهلة. أتذكر أنني استيقظت في الساعة 6 صباحًا وأدركت أن “هذه هي الطريقة التي نحل بها المشكلة. يمكننا استخدام هذا للسماح للكيميائيين بالتفاعل مع المختبر السحابي باستخدام اللغة الطبيعية”. هكذا بدأ عالم الكون.

كيف غيّر هذا البحث اليومي في مجموعتك؟

هناك ما قبل وما بعد لمجموعة مثل مجموعتي. كان لدي طالب انضم في عام 2024، وقبل الانضمام جاء إلي وهو متوتر للغاية قائلاً: “أنا مهتم حقًا بكل الأشياء التي تفعلها المجموعة، لكن ليس لدي خلفية في البرمجة”. ولكن نظرًا لأنه تمكن من الوصول إلى بعض أفضل الأدوات الحديثة وتعلم أيضًا من نماذج اللغة، فقد كان قادرًا على تسريع أعماله. وفي وقت قصير جدًا، تعلم أن يفعل كل شيء. وهو الآن يقوم بالجوانب الحسابية والتعلم الآلي للمشاريع التي تدفع حدود البحث العلمي المستقل.

هل يمكنك وصف كيفية عمل Coscientist؟

تخيل أنك تريد خبز كعكة، ولكنك لا تعرف كيفية قياس المكونات أو استخدام الفرن. أنت ببساطة تقول لـ Coscientist، “اخبز لي كعكة الشوكولاتة هذه.” فهو يكتشف الوصفة، ويتحقق من نوع المعدات والمكونات التي لديك لمعرفة ما إذا كان من الممكن خبز الكعكة ويعطيك التعليمات. يمكن أن يكون دليلك. يمكنك مشاركة الصور ومقاطع الفيديو واستكشاف الأخطاء وإصلاحها في الخطوة التالية.

أول تجربة قمنا بها كانت مع الروبوت الخاص بنا، وهو عبارة عن طبق مكون من 96 بئرًا به ألوان طعام وطبق مستهدف. قلنا للروبوت: “ارسم شيئًا لطيفًا على اللوحة المستهدفة”. رسم عالم الكون سمكة. لا نعرف السبب، لكنه لطيف. وهذا وحده مثير للإعجاب لأنه في العادة يتعين على الإنسان برمجة الروبوت بدقة.

ومن هناك، تمكنا من تطوير واحدة من أكبر مجموعات البيانات للتفاعلات الكيميائية التجريبية مع الحركية، والتي لا يقوم بها الناس عادة بسبب حجم العمل الذي يتطلبه الأمر. هذا هو نوع العلم الذي أعتقد أننا سنمارسه للمضي قدمًا: الوصول إلى مناطق لم نتطرق إليها بسبب التحيز البشري أو لأن حجم العمل كان هائلاً.

هل هناك أي شيء يجب على الناس الحذر منه عند إجراء بحث باستخدام نماذج لغوية كبيرة؟

عندما يتعلق الأمر بالسلامة، فمن الواضح أن تطوير التقنيات الجديدة يجلب أيضًا احتمالات سوء الاستخدام، والأمر متروك للمجتمع لتقليل الجوانب السلبية. يجب عليك استخدام هذه الأدوات كأدوات، وليس كأقاويل. يجب أن تكون قادرًا دائمًا على التحقق مما تحاول القيام به قبل قبول النتائج على أنها حقيقة. نظرًا لأن النماذج تمر عبر التعلم المعزز من ردود الفعل البشرية لجعلها مساعدين مفيدين، فقد تصبح متملقًا للغاية. وهذه مشكلة إذا كنت لا تعرف ما لا تعرفه. لذا، نعم، تعرف عليهم؛ تعلم كيف يعملون. ثق ولكن تحقق. أنا متفائل بشكل لا يصدق بشأن الفوائد التي سيجلبها هذا. أتمنى فقط أن يتبناه المزيد من العلماء لتوسيع مجالاتهم.

ظهرت نسخة من هذه المقالة في عدد مارس 2026 من العلمية الأمريكية باسم “غابرييل جوميز”.

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.