Pesquisadores da Universidade Carnegie Mellon estão na vanguarda da inovação científica com o desenvolvimento do Coscientist, um sistema artificialmente inteligente revolucionário capaz de conduzir pesquisas e experimentos de maneira autônoma.
Publicado na revista Nature, este sistema não orgânico representa um marco significativo na interseção entre inteligência artificial e ciência.
Desenvolvido pelo professor assistente Gabe Gomes e seus alunos de doutorado, Daniil Boiko e Robert MacKnight, o Coscientist é o primeiro a conceber, planejar e executar autonomamente um experimento químico complexo.
Sua criação reflete uma abordagem inovadora para a pesquisa científica, onde a colaboração homem-máquina é a chave para desvendar novos horizontes.
O cerne do Coscientist reside no uso de grandes modelos de linguagem (LLMs), como o GPT-4 da OpenAI e o Claude da Anthropic. Esses modelos fornecem ao sistema a capacidade de realizar tarefas que vão desde o planejamento de sínteses químicas até o controle de instrumentos de laboratório, utilizando uma abordagem de parceria sinérgica entre humanos e máquinas.
"A arquitetura do Coscientist é notável, composta por diversos módulos, incluindo pesquisa na web e em documentação, execução de código e automação de experimentos. Coordenando esses elementos está o “Planner”, um módulo central que é uma instância de conclusão de bate-papo GPT-4.
Essa estrutura permite que o Coscientist opere de maneira semi-autônoma, integrando várias fontes de dados e módulos de hardware para enfrentar tarefas científicas complexas.
A equipe de pesquisa expressou otimismo em relação ao impacto potencial do Coscientist, afirmando que “sistemas de agentes inteligentes para experimentação científica autônoma trarão descobertas extraordinárias, terapias imprevistas e novos materiais”.
A parceria sinérgica proposta entre humanos e máquinas aponta para uma nova era na condução de pesquisas científicas.
Os testes realizados demonstraram a eficácia do Coscientist em várias tarefas, destacando sua capacidade de planejar e executar experimentos com precisão. Em comparação com modelos anteriores, como o GPT-3.5 e o Falcon 40B, o Coscientist se destacou na síntese de compostos complexos, como o ibuprofeno e a nitroanilina.
Este sucesso ressalta a importância de LLMs avançados no planejamento eficiente de experimentos.
Um aspecto distintivo do Coscientist é sua habilidade de compreender e utilizar documentação técnica, uma habilidade historicamente desafiadora na integração de LLMs com a automação laboratorial. Ao interpretar tal documentação, o Coscientist aprimora sua capacidade de automatizar experimentos, estendendo essa funcionalidade a ecossistemas robóticos diversos, como o Emerald Cloud Lab (ECL).
Os pesquisadores também testaram o Coscientist em conjunto com o Opentrons OT-2, um manipulador de líquidos com uma API Python bem documentada. O sistema demonstrou habilidade em executar protocolos precisos e integrar diversas ferramentas de hardware, evidenciando sua aplicabilidade prática em ambientes de laboratório.
Além das conquistas na síntese química, a equipe liderada por Gabe Gomes desenvolveu um parceiro de laboratório hipereficiente. Esse avanço, mencionado por David Berkowitz, diretor da Divisão de Química da National Science Foundation em um comunicado, destaca o potencial do Coscientist para contribuir significativamente para fins científicos.
Embora sistemas semelhantes baseados em IA tenham sido criados no passado, como o “CRSEt” do MIT e o BacterAI da Universidade de Michigan, o Coscientist se destaca pela complexidade dos experimentos que pode realizar e sua necessidade reduzida de supervisão humana.
A capacidade de raciocínio do Coscientist é evidente em sua habilidade de planejar e executar experimentos químicos complexos, como os de acoplamento cruzado catalítico. Sua adaptação em várias transformações orgânicas destaca sua utilidade na exploração de diversas reações químicas.
No entanto, o desenvolvimento do Coscientist levanta questões éticas sobre o uso responsável da IA na pesquisa científica. Apesar do potencial notável para avançar a pesquisa, preocupações com segurança e possíveis abusos não podem ser ignoradas.
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Os pesquisadores reconhecem a importância de abordar essas preocupações para aproveitar plenamente o potencial dos sistemas de IA, como o Coscientist, na descoberta científica, enquanto mitigam os riscos associados.
Gabe Gomes enfatiza a necessidade de responsabilidade, afirmando que “temos a responsabilidade de reconhecer o que pode dar errado e oferecer soluções e proteções contra falhas.”
Os autores do artigo de pesquisa concluem destacando a importância de garantir o uso ético e responsável dessas ferramentas poderosas, permitindo a exploração contínua do vasto potencial dos grandes modelos de linguagem no avanço da pesquisa científica.
