Un equip de la URV desenvolupa una IA que genera milions de molècules noves

ACN Tarragona – Un equip investigador de la Universitat Rovira i Virgili (URV) ha desenvolupat una eina d’intel·ligència artificial capaç de generar milions de molècules noves. El sistema CoCoGraph permet crear compostos químics realistes seguint les lleis de la química. El model funciona de manera similar a eines d’IA generatives de text o d’imatges, com ChatGPT o DALL·E. Encara no respon a instruccions concretes, però s’obren vies per optimitzar i descobrir fàrmacs o desenvolupar materials nous. A partir d’ara, l’objectiu a mitjà o a llarg termini és poder demanar a la intel·ligència artificial una molècula amb propietats específiques que sigui “soluble, no tòxica i que resulti útil per a una aplicació específica”.
Els resultats de la recerca sobre el sistema CoCoGraph s’han publicat a la revista Nature Machine Intelligence. Per generar noves molècules, CoCoGraph utilitza una tècnica anomenada “model de difusió”, habitual en la generació d’imatges. El procés consisteix a “desordenar” progressivament una molècula real i entrenar el sistema perquè aprengui a reconstruir-la.

Una agulla en un paller

Ara “el repte” dels investigadors de la URV és que quan es dona al sistema una mateixa fórmula molecular, per exemple la del paracetamol, aquest construeix “una quantitat ingent de combinacions d’àtoms”, però “només una petita fracció d’aquestes combinacions és viable en la realitat”. Els investigadors assenyalen que “l’espai de molècules possibles és immens”, podria haver-hi fins a 10⁶⁰ molècules diferents -“més que les de l’aigua de l’oceà” -, però les molècules conegudes només en representen una part ínfima. “Això fa que trobar noves molècules útils sigui com buscar una agulla en un paller gegantí”, apunten.

Molècules vàlides

Una de les principals innovacions del model és que incorpora directament les regles bàsiques de la química. Per exemple, cada àtom manté sempre el nombre correcte d’enllaços i això garanteix que el 100% de les molècules generades siguin “químicament vàlides”, a diferència d’altres models. També és un sistema “més eficient” perquè “utilitza menys paràmetres, necessita menys potència de càlcul i pot generar molècules més ràpidament”.

Prova i usos

Per comprovar fins a quin punt aquestes molècules són “plausibles”, es va fer un experiment amb 121 experts en química de la URV. A cada participant se li mostraven vint parelles de molècules. Una era real i una era generada per la nova IA. Els experts es van equivocar en aproximadament 4 de cada 10 casos per trobar la real. És a dir, sovint van confondre les molècules generades amb les reals i això confirma que les generades “són molt convincents”.

Tot i que el model encara no permet dissenyar molècules amb una funció concreta, amb les proves s’han pogut identificar molècules amb propietats similars al paracetamol dins dels milions de molècules generades. També s’han explorat tècniques per modificar parcialment una molècula existent i crear noves variants amb característiques semblants. Aquesta tecnologia podria transformar camps com la química, la farmacologia o la ciència de materials i accelerar el descobriment de noves solucions en un espai químic pràcticament inexplorat.