Gabriel Gomes, een chemisch ingenieur aan de Carnegie Mellon Universiteit, is een pionier in de manier waarop wetenschappelijke experimenten worden uitgevoerd. Zijn werk concentreert zich op het automatiseren van laboratoriumonderzoek met behulp van kunstmatige intelligentie en robotica, met als doel de ontdekking te versnellen en tegelijkertijd menselijke fouten en moeizame processen te verminderen. De kern van deze inspanning is Coscientist, een AI-agent gebouwd op grote taalmodellen zoals GPT-4, ontworpen om de kloof tussen complexe code en intuïtief wetenschappelijk onderzoek te overbruggen.
Gomes’ reis begon op het platteland van Brazilië, waar de toegang tot technologie beperkt was. Hij werd de eerste in zijn familie die naar de universiteit ging, gedreven door de uitdaging van een professor om de scheikunde door middel van berekeningen te ‘oplossen’. Zijn expertise bracht hem er uiteindelijk toe het Witte Huis te adviseren over de mogelijkheden van intelligente systemen. Zijn werk richt zich nu op een fundamentele uitdaging in de moderne wetenschap: krachtige nieuwe hulpmiddelen toegankelijk maken voor onderzoekers die mogelijk geen uitgebreide codeervaardigheden hebben.
Het probleem met de huidige laboratoria
Veel moderne laboratoria worden gebouwd met geautomatiseerde systemen, maar deze zijn afhankelijk van programmeerkennis die veel scheikundigen en biologen niet hebben. Dit creëert een toetredingsdrempel: wetenschappers mogen geen gebruik maken van de modernste faciliteiten als ze niet gemakkelijk kunnen communiceren met de apparatuur. Gomes herkende dit probleem en wilde een oplossing creëren waarbij onderzoekers konden communiceren met geautomatiseerde laboratoria door gebruik te maken van natuurlijke taal in plaats van code.
Hoe Coscientist werkt
Coscientist fungeert als een intelligente assistent voor laboratoriumexperimenten. Onderzoekers kunnen de AI in duidelijke taal instructies geven, bijvoorbeeld: “Teken iets schattigs op de doelplaat”, en het systeem zal dat vertalen in robotacties. In één vroege test tekende het systeem met succes een vis op een chemische plaat zonder expliciete programmering. Dit illustreert het potentieel om taken te automatiseren die doorgaans gedetailleerde robotinstructie vereisen.
De AI helpt ook bij het op grote schaal verzamelen van experimentele gegevens. Door repetitieve processen zoals het meten van reactiekinetiek te automatiseren, stelt Coscientist onderzoekers in staat datasets te genereren die anders onpraktisch zouden zijn om handmatig te verwerven. Dit opent nieuwe wegen voor datagestuurde ontdekkingen op gebieden die voorheen beperkt waren door menselijke beperkingen.
Impact op onderzoek
De introductie van Coscientist heeft de workflow in de onderzoeksgroep van Gomes al getransformeerd. Nieuwe studenten met een beperkte programmeerachtergrond hebben zich snel aangepast aan het gebruik van het systeem, waardoor hun bijdragen aan complexe projecten versneld worden. De AI verlaagt de toetredingsdrempel, waardoor sneller leren en efficiënter experimenteren mogelijk wordt.
De gevolgen op de lange termijn zijn aanzienlijk. Door menselijke vooroordelen weg te nemen en de arbeidsbehoefte te verminderen, zou Coscientist wetenschappelijke gebieden kunnen ontsluiten die voorheen als te vervelend of onpraktisch werden beschouwd om te onderzoeken. Dit omvat high-throughput screening van chemische reacties en het creëren van grootschalige datasets voor machine learning-toepassingen.
Waarschuwingen
Hoewel AI een enorm potentieel biedt, waarschuwt Gomes voor het onkritisch vertrouwen op grote taalmodellen. Onderzoekers moeten nog steeds de resultaten valideren en ervoor zorgen dat de instructies van de AI aansluiten bij de wetenschappelijke principes. Ondanks de snelle ontwikkelingen blijft menselijk toezicht cruciaal voor het handhaven van de nauwkeurigheid en het voorkomen van fouten.
De opkomst van AI-aangedreven laboratoria staat op het punt het wetenschappelijk onderzoek een nieuwe vorm te geven. Door vervelende taken te automatiseren en de toegang tot geavanceerde tools te democratiseren, kunnen systemen als Coscientist de ontdekking versnellen en nieuwe grenzen in de chemie en daarbuiten ontsluiten.
