Gracias a la inteligencia artificial: Nuevo método para el diseño selectivo de moléculas
Aplicaciones potenciales: procesos industriales, descubrimiento de fármacos y optoelectrónica.
La ingeniería de moléculas y materiales novedosos con propiedades específicas puede suponer avances significativos para los procesos industriales, el descubrimiento de fármacos y la optoelectrónica. Sin embargo, la búsqueda de moléculas y materiales novedosos es comparable a buscar una aguja en un pajar, ya que el número de moléculas en el espacio químico es del inimaginable orden de 10 a la potencia de 60. Es decir, bastantes más moléculas que estrellas hay en el universo conocido. Es decir, muchas más moléculas que estrellas hay en el universo conocido. Científicos de la Universidad de Leipzig y la Universidad de Warwick han logrado desarrollar un nuevo método que permite diseñar moléculas y materiales con propiedades específicas. Han publicado los resultados de su investigación en "Nature Computational Science".
La imagen muestra cómo se crean moléculas a partir de una caja. Gracias a la inteligencia artificial, estas moléculas pueden compararse con otros modelos, representados por las dos cajas adyacentes. Esto ayuda a identificar moléculas con propiedades específicas deseadas.
Joe Gilkes
Los investigadores combinaron varios métodos de inteligencia artificial en sus experimentos. La primera autora, la profesora adjunta Julia Westermayr, del Instituto de Química Física y Teórica Wilhelm Ostwald de la Universidad de Leipzig, explica: "Un modelo aprendió a predecir las propiedades químicas cuánticas de las moléculas, mientras que el otro aprendió cómo se construyen esas moléculas". Añade que el primer modelo es necesario para permitir un alto grado de precisión a la hora de cribar propiedades, ya que los métodos convencionales para calcular propiedades de mecánica cuántica requieren mucho tiempo y una potencia de cálculo considerable. En un proceso iterativo que implica repetir pasos hasta alcanzar un determinado objetivo o cumplir ciertos criterios, los investigadores utilizaron entonces ambos modelos para generar nuevas moléculas y filtrarlas según ciertas propiedades. "En cada ronda, el modelo de diseño aprendía cómo se construyen las moléculas más adecuadas y así predecía específicamente moléculas con propiedades optimizadas en la siguiente ronda", explica Westermayr.
Rhyan Barrett sentó las bases del estudio durante unas prácticas en la Universidad de Warwick (Inglaterra), financiadas por la red de Inteligencia Artificial e Inteligencia Aumentada para Investigaciones Automatizadas para el Descubrimiento Científico (AI4SD).
Moléculas con propiedades optimizadas
"Nos sorprendió especialmente que pudiéramos utilizar la inteligencia artificial para encontrar patrones en los datos que condujeran a propiedades optimizadas", afirma Rhyan Barrett. Por último, los investigadores consiguieron optimizar múltiples propiedades. Esto permite utilizar el método para encontrar soluciones Pareto-óptimas. Una solución pareto-óptima existe cuando se ha encontrado la solución de varias propiedades optimizadas y las propiedades individuales sólo pueden mejorar si otra propiedad empeora en el proceso.
El método desarrollado se utilizó para diseñar moléculas orgánicas funcionales de interés para la optoelectrónica. Estos materiales novedosos y más eficientes podrían utilizarse en ámbitos como la industria de la energía solar, la iluminación LED, la tecnología de pantallas, el almacenamiento de datos, la tecnología de sensores y las fibras ópticas en la tecnología de comunicaciones. El nuevo método también puede transferirse a otros campos. Otros posibles campos de aplicación son el desarrollo de principios activos para nuevos fármacos con propiedades específicas y mejoradas que sean eficaces contra enfermedades concretas. El diseño molecular también puede utilizarse en ingeniería medioambiental para desarrollar nuevos procesos de depuración de aguas residuales y aire. En biotecnología, se desarrollan nuevos biocatalizadores y enzimas basados en el diseño de moléculas con funciones específicas.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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