A ferramenta de IA usa a abordagem da equipe para resolver problemas químicos quânticos

Os cálculos químicos quânticos oferecem a melhor combinação de eficiência e precisão para prever propriedades moleculares. Mas a complexidade da teoria funcional de densidade e outros métodos os torna assustadores ou absolutamente impraticáveis para não -espetáculos. Um novo tipo de ferramenta de inteligência synthetic organizada como uma equipe de especialistas pretende tornar esses cálculos mais acessíveis (Matéria 2025, doi: 10.1016/j.matt.2025.102263).

Chamado El AgentE Q – O Q significa Quantum – faz parte de uma nova geração de programas de IA chamado Sistemas Agênticos baseados em Modelo de Linguagem Giant (LLM). Os sistemas agênticos incluem vários módulos especializados que trabalham juntos para resolver um determinado problema. Varinia Bernaleso pesquisador da Universidade de Toronto que liderou o projeto, descreve a arquitetura do El Agene Q como semelhante a um laboratório típico de pesquisa acadêmica: um investigador principal do químico computacional que delega diferentes tarefas a especialistas.

O El Agente Q usa 22 desses agentes delegados, dirigidos por um organizador de nível superior que responde aos avisos de linguagem simples do usuário. Alguns trabalham para descobrir a geometria molecular, enquanto outros podem escrever código de computador ou usar ferramentas como a teoria funcional da densidade e, em seguida, relatam as informações necessárias ao agente responsável. Ao contrário de outros modelos de aprendizado de máquina e IA, um sistema agêntico como o EL AGENTE Q não é treinado em grandes conjuntos de dados para fazer previsões precisas; Os operadores fornecem um conjunto de regras e estratégias para o uso de LLMs pré -terenciados e outras ferramentas para resolver problemas. Comparado aos LLMs tradicionais como o bate -papo GPT, essa arquitetura permite que o El Agere Q aborde uma variedade mais ampla de problemas de química, atribuindo diferentes aspectos a módulos especializados e trabalham com mais eficiência, distribuindo a carga de trabalho ou enfrentando problemas de diferentes maneiras.

Os pesquisadores testaram o EL AGENTE Q com várias tarefas adaptadas das questões reais do exame em uma das lessons do pesquisador de graduação do grupo. Esses desafios incluíram tentar calcular POk_um Valores para os ácidos carboxílicos, realizam uma análise orbital molecular do acetaminofeno e decide as propriedades termodinâmicas de moléculas de anel tensas – todas as informações cientificamente verificadas que o EL AGENTE Q não foi mostrado antes do teste.

Um dos objetivos do Grupo com o El Agere Q é tornar os cálculos químicos quânticos acessíveis a mais pessoas. Gabriel Gomesum químico computacional da Universidade Carnegie Mellon, que está desenvolvendo ferramentas semelhantes, acha que eles conseguiram. Ele compara El Agente Q à ressonância magnética nuclear, que já foi o domínio dos especialistas, mas agora é rotineiramente usada por químicos em todos os níveis. “Se você souber que perguntas fazer, poderá fazer coisas isso até ontem, antes de El Agente Q, você não poderia”, diz Gomes. Gomes period um estudioso do pós-doutorado com Alán Aspuru-Guzik, um dos autores principais do artigo do El Agere Q.

Usando sua própria rubrica, a equipe de pesquisa afirma que o El Agente Q teve cerca de 88% de sucesso em problemas no nível da universidade em 10 corridas em 2 níveis de dificuldade. Os avisos mais difíceis geralmente forneceram menos informações antecipadamente. Sua definição de sucesso foi baseada na conclusão de diferentes etapas do EL AGENTE Q em direção à resposta completa em cada caso. Mas o EL AGENTE Q não terminou todas as tarefas com sucesso. Por exemplo, não terminou relatórios sobre geometria, orbitais moleculares e outras informações sobre moléculas inorgânicas em nenhuma de suas 20 tentativas. Por outro lado, o EL AGENTE Q calculou com sucesso os espectros de absorção de moléculas orgânicas todas as vezes.

O grupo também demonstrou a capacidade do EL AGENTE Q de determinar os efeitos do solvente nos espectros de infravermelho e nos cálculos em um complexo lantanídeo com base apenas na seção Métodos de um artigo publicado.

“Este é um trabalho genuinamente impressionante que demonstra o potencial de sistemas multiagentes para automatizar cálculos químicos quânticos”, diz Philippe Schwallerum pesquisador de química e inteligência synthetic da EPFL.

O EL AGENTE Q é a primeira implementação do modelo EL AGENTIC LLM do grupo. Bernales diz que os principais recursos do modelo geral do El Agere são sua memória, o que permite organizar e recordar informações, e as regras codificadas que permitem aprender e aplicar o que aprendeu. Esses recursos permitem que o El Agente seja expandido ou reorganizado para outras tarefas. No momento deste relatório, o grupo estava discutindo a modificação do EL AGENTE Q para lidar com estados e materiais sólidos.

Bernales diz que deseja ter uma ferramenta como essa quando period estudante no Chile. Ela acredita que será útil no nível de pós -graduação e até para os alunos do ensino médio. Ela diz que a equipe planeja oferecer acesso gratuito para uso educacional e para algumas pessoas que trabalham fora dos EUA, Canadá e Europa.

Os pesquisadores apontam algumas das limitações do EL AGENTE Q, como omitir etapas à medida que se transfer através de tarefas complexas ou compensando valores quando não consegue encontrar os dados certos. Eles incorporaram as ferramentas de correção e rastreamento de erros para conter os efeitos dos erros e facilitar a localização.

A equipe do EL AGENTE Q decidiu não liberar o código -fonte do programa. Bernales diz que isso é para impedir que o programa seja alterado ou mal utilizado. Fazer o código o código aberto pode complicar os planos do grupo de cobrar dos usuários do AGENTE Q EL em algum momento – os detalhes específicos ainda não estão disponíveis.

Alguns na IA para o mundo da química querem ver a programação subjacente para entender o programa e como torná -lo melhor. “Eu só queria que eles lançassem o código para que pudéssemos construir sobre essa base incrível que eles criaram”, diz Schwaller. Mayk Caldasum químico computacional na OI sem fins lucrativos Futurehouse, também gostaria de procurar sob o capô do El Agene Q, mas diz que entende que o grupo tem razões para manter o código privado.