QuChemPedIA@Home

AMBITO: Chimica ed Intelligenza artificiale

STATO: ATTIVO

ATTACH: https://quchempedia.univ-angers.fr/athome/

CODICE SORGENTE: https://github.com/bharismendy/QuChemPedIA

La chimica molecolare è in ritardo in termini di open science. Sebbene la modellizzazione mediante la meccanica quantistica applicata alla chimica sia diventata quasi obbligatoria in tutte le principali pubblicazioni, i dati grezzi computazionali vengono per lo più conservati nei laboratori (o addirittura distrutti). Oltre a questo, i software utilizzati in questo settore tendono a mancare di un controllo di qualità efficace e i dettagli computazionali sono generalmente incompleti negli articoli.

Il primo obiettivo di questo progetto è quello di costituire una grande piattaforma collaborativa aperta che curerà e memorizzerà i risultati della chimica molecolare quantistica. I file di output originali saranno pubblicamente disponibili per essere riutilizzati per affrontare nuovi studi chimici per diverse applicazioni. L'apprendimento automatico e, più in generale, l'intelligenza artificiale applicata ai dati di chimica promettono di rivoluzionare il dominio nel prossimo futuro, ma questi metodi richiedono molti dati, che questo progetto sarà in grado di fornire. Oggigiorno, infatti, è impossibile, per un essere umano, tenere conto dei risultati, anche limitati ai dati più importanti, per milioni di molecole conosciute.

Il secondo obiettivo di questo progetto è cambiare radicalmente l'approccio, sviluppando intelligenza artificiale e metodi di ottimizzazione al fine di esplorare in modo efficiente lo spazio molecolare altamente combinatorio. I modelli generativi mirano a fornire un “assistente artificiale” che, da un lato ha imparato a prevedere le caratteristiche di una molecola e a stimarne il costo di sintesi, e dall'altro è in grado di navigare efficacemente nello spazio molecolare. I modelli generativi aprirebbero molte prospettive facilitando notevolmente lo screening di nuove molecole con molte potenziali applicazioni (energia, medicina, materiali, ecc.).

Supportando questo progetto, aiuterai i ricercatori chimici di tutto il mondo creando una raccolta unica di risultati. Aiuterai anche le nostre AI ad offrire più obiettivi nuovi per le diverse applicazioni che stiamo affrontando.

Per ulteriori informazioni visitate il thread ufficiale presente nel nostro forum.

I ricercatori stanno calcolando ogni volta UNA singola molecola con la meccanica quantistica. Una molecola è un insieme di atomi legati insieme. Per ora, si limitano a piccole molecole con solo H, C, N, O e F (Idrogeno, Carbonio, Azoto, Ossigeno e Fluoro). Nella meccanica quantistica, usano un'approssimazione dell'equazione di Schrödinger. Pertanto, i calcoli possono essere confrontati solo se corrispondono alle stesse approssimazioni (generalmente indicato come “livello di teoria”).

- Il primo calcolo è l'ottimizzazione delle posizioni atomiche, ovvero una ottimizzazione geometrica per ottenere le posizioni atomiche 3D più stabili. Se le posizioni atomiche iniziali sono lontane da quelle stabili, questo passaggio può richiedere molto tempo.

- Quindi il secondo passo è calcolare la derivata completa dell'energia rispetto alla posizione degli atomi: questo significa vedere quali sono le forze tra ciascun atomo. Questo calcolo fornisce anche le frequenze di assorbimento ad infrarossi.

- Infine, l'ultimo passo è il calcolo delle eccitazioni elettroniche per simulare gli spettri UV-visibili. Fornisce, ad esempio, informazioni preziose per l'applicazione fotovoltaica.

Nel laboratorio BOINC del progetto viene utilizzato un programma proprietario che è più di 10 volte più veloce, mentre nella parte pubblica del progetto è usato NwChem, una soluzione aperta. In NwChem, con l'attuale livello di teoria il tempo medio per il passo di ottimizzazione è di circa 5h e 25h ciascuno (per i passi della frequenza e le eccitazioni elettroniche). Dal momento che i ricercatori voglioni generare molte nuove molecole sconosciute, i calcoli potrebbero richiedere molto più tempo di prima. Si sta quindi cercando un livello inferiore di teoria che possa aiutarci a discriminare i candidati “buoni” e “cattivi”. Nella parte "privata" del progetto, veranno calcolati solo quelli buoni: noi volontari, quindi, siamo necessari come fossimo un “super-filtro”, dal momento che il progetto può generare diverse migliaia di nuove molecole al giorno, probabilmente con molti errori!

I ricercatori hanno espresso l'intenzione, più avanti nel progetto, di darvi l'opportunità ai volontari di vedere il disegno delle molecole che hanno calcolato.