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IBM amplia o descobrimento de materiais com IA e assina novas colaborações na indústria

IBM amplia o descobrimento de materiais com IA e assina novas colaborações na indústria

Desenhado para permitir uma nova era de descobrimento molecular de via rápida, o IBM RoboRXN agora admite conjuntos de dados proprietários e química sustentável

A IBM (NYSE: IBM) anuncia melhorias no RoboRXN, um laboratório automatizado de inteligência artificial (IA) hospedado na nuvem, desenvolvido para permitir a descoberta e a criação remota de novas moléculas e materiais. O RXN for Chemistry - a IA do RoboRXN - é utilizado por mais de 29.000 usuários e acumula mais de 5 milhões de predições de reação em um esforço para agilizar o processo científico do descobrimento e da criação de novos materiais.

Como o RoboRXN aproveita as capacidades de ponta da nuvem e IA para melhorar a descoberta de materiais, é essencial que seja seguro para as organizações que trabalham com dados proprietários. Além disso, existe uma crescente necessidade de melhorar a sustentabilidade nos processos de fabricação, incluindo as reações químicas que convertem as matérias primas em produtos finalizados.

Para superar esses desafios, a IBM oferece novas funções no RoboRXN:

• Segurança e personalização: novas capacidades na nuvem que permitem aos usuários treinar diretamente o RXN com conjuntos de dados confidenciais para uma experimentação e personalização mais segura dos modelos de predição utilizando conhecimentos proprietários.

• Processos químicos mais ecológicos: os novos modelos de IA agora podem ajudar os químicos na predição e identificação rápida de enzimas mais sustentáveis. As enzimas são biomoléculas altamente complexas e necessárias para converter materiais em papel, cosméticos, produtos farmacêuticos e sabores.

A IBM também anuncia novas colaborações com Atinary, Arctoris, Chemspeed Techonologies AG, Syngenta e Thieme Chemistry para que o RoboRXN continue impactando a aceleração da síntese e teste de novos materiais em diferentes indústrias.

Acelerar o descobrimento de materiais

Pode levar quase 10 anos e entre 10 a 100 milhões de dólares para identificar e produzir um novo material. Isso ocorre porque a química sintética ainda se baseia nos métodos de tentativa e erro, e pouco progresso foi feito para modernizar a fabricação de materiais. "Atualmente, para criar um material, os pesquisadores devem viajar através de um espaço químico aparentemente interminável repleto de mais compostos potenciais do que átomos no universo", diz o Dr. Alessandro Curioni, IBM Fellow e Diretor do IBM Research Europa. "Para ajudar a resolver muitos dos desafios que requerem novos materiais - de fome à mudança climática, até doenças infecciosas - os pesquisadores precisam ser capazes de inventar, sintetizar e provar a eficácia dos materiais potenciais. Aplicar a IA a essa grandiosa tarefa usando tecnologias como o RoboRXN tem o potencial de ajudar quase todas as indústrias a acelerar sua efetividade, sustentabilidade e impacto de novos materiais que criam".

O IBM RoboRXN foi desenhado para atuar como um navegador possibilitando que os químicos descubram e criem materiais de uma maneira mais rentável em comparação com os processos tradicionais, ao automatizar a maior parte do trabalho preliminar de síntese de materiais. Os usuários também podem sintetizá-los de forma remota através da nuvem.

Descobrir processos químicos sustentáveis

O RoboRXN oferece soluções químicas sustentáveis que utilizam o aprendizado automático para identificar e classificar processos enzimáticos eficazes e sustentáveis. Por exemplo, é possível usar essa nova arquitetura de IA para aproveitar os enormes volumes de enzimas potencialmente conhecidas para substituir os catalizadores químicos tradicionais e os solventes tóxicos por compostos naturais derivados de plantas e vegetais.

Uma limitação importante da aplicação de soluções de química sustentável é a falta de estrutura do conhecimento específico necessário para adaptar as enzimas existentes às novas transformações químicas. Isso torna difícil e demanda muito tempo para que se revelem novas enzimas potenciais com métodos tradicionais de experimentação. Descobrí-las para a síntese orgânica poderia permitir caminhos simplificados, mais econômicos e sustentáveis para desenvolver produtos mais amigáveis com o meio ambiente. Os casos de uso industrial vão desde a indústria de alimentos e bebidas, até os setores farmacêuticos, cosméticos, entre outros. Na produção de papel, por exemplo, a polpa pode ser tratada com xilanase, uma enzima natural, no lugar da água sanitária, que é cara e contaminante.

Expandir aplicações industriais

Os colaboradores da IBM estão testando o RoboRXN em diferentes formatos com o objetivo de revolucionar a prática da química orgânica e acelerar o descobrimento de materiais. A IBM apoia ativamente cada empresa para ajudá-las a integrar diversas características técnicas de RoboRXN em seus fluxos de trabalho:

• Syngenta está implementando a tecnologia RXN em seus fluxos de trabalho para o descobrimento de materiais.

• Atinary Technologies e IBM lançaram uma colaboração para integrar suas plataformas em nuvem, a Atinary Self-driving Platform (AtinaryTM SDLabs) e o IBM RoboRXN, para acelerar e revolucionar a otimização de reações químicas.

• Arctoris e IBM lançaram uma pesquisa para combinar o RXN for Chemistry com o Ulysses, plataforma automatizada de biologia e bioquímica da Arctoris, fechando assim o clico de Desenho-Fabricação-Teste-Análise no descobrimento de novos fármacos.

• A Chemspeed Technologies AG está colaborando com a IBM para oferecer tecnologia do IBM RoboRXN como uma solução a seus clientes.

• Thieme Chemistry e IBM uniram forças para melhorar a planificação de sínteses mediante a incorporação de conjuntos de dados das publicações digitais sobre química orgânica de especialistas do Thieme -Science of Synthesis and Synfacts- no RXN for Chemistry.

"O futuro dos materiais e da química está na nuvem, com desenvolvimento e adoção de tecnologias digitais para acelerar novas descobertas", comenta o Dr. Teodoro Laino, Distinguished Scientist na IBM Research Europa. "A nuvem é a infraestrutura perfeita para fomentar e estimular a cooperação entre diferentes provedores de tecnologia e impulsionar a transação de soluções digitais nas operações diárias de Pesquisa e Desenvolvimento. O RoboRXN desempenha um papel estratégico como precursor desse novo processo de integração e desenvolvimento na pesquisa e na indústria química".

A solução RXN for Chemistry, motor central do RoboRXN, é baseada em um método de tradução de aprendizado automático neural de última geração que prediz o resultado mais provável de uma reação química. Isso acontece ao traduzir de uma linguagem (reativos e reagentes) para outra (produtos), usando sequências de caracteres chamados Simplified Molecular Input Line Entry System (SMILES) para descrever entidades químicas.

Os caminhos sintéticos otimizados se utilizam depois como entrada para o RoboRXN , uma plataforma automatizada para síntese de moléculas. O sistema de IA também está equipado com uma arquitetura retro sintética para que, ao invés de prever o resultado de uma possível reação química, possa determinar primeiro os produtos químicos necessários pra criar uma determinada molécula .

Essa plataforma de IA hospedada em nuvem foi desenvolvida e lançada originalmente em 2018 e disponibilizada de forma gratuita na IBM Cloud. Desde seu lançamento, o RoboRXN tem superado todos os modelos baseados em dados, conseguindo uma precisão de mais de 90% nas predições de reações químicas, sendo utilizado por mais de 29.000 usuários e acumulando mais de 5 milhões de predições de reações. Atualmente, está sendo testado nos fluxos de trabalhos de algumas das principais companhias farmacêuticas, biotecnológicas e agrícolas, ajudando-as a acelerar as predições de reações químicas, retro sínteses, procedimentos experimentais, e também para automatizar a compilação e execução de sínteses químicas.

Sobre IBM Research

Por mais de sete décadas, o IBM Research tem definido o futuro da tecnologia da informação com mais de 3.000 pesquisadores em 16 localidades nos cinco continentes. Os cientistas do IBM Research alcançaram seis Prêmios Nobel, 10 National Medals of Technology dos EUA, seis Prêmios Turing, 19 membros na Academia Nacional de Ciências dos EUA, e 20 Hall da Fama dos Inventores Nacionais dos EUA.


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