Сегодня мы находимся на уровнях 3–4 автономности лабораторий: роботы синтезируют по плану, сгенерированному ИИ, но человек всё ещё в контуре. В 2075 году могут существовать лаборатории уровня 5 — полностью автономные. Они будут сами заказывать реагенты, чинить себя, публиковать статьи и формулировать гипотезы. Означает ли это, что химик станет лишним? Вряд ли, ведь кто-то же должен решать, какую задачу поставить лаборатории. Кто-то должен интерпретировать результаты для человечества, объяснять, почему открытие важно, и следить, чтобы оно не было использовано во вред. Химик станет не лаборантом и даже не детективом, а философом материи. Тем, кто задаёт вопросы о сути веществ и превращений. Тем, кто держит в голове картину мира и понимает, куда в этой картине вписать новый материал, новую реакцию, новую молекулу.
Эта книга началась со статьи 2000 года, где я оценивал роль компьютера в химии. Я и представить не мог, что через четверть века буду писать про нейросети, планирующие синтез, про роботов, открывающих новые реакции, и про диффузионные модели, лепящие кристаллы из шума. Через 25 лет кто-то прочтёт эту книгу и, возможно, напишет продолжение. Я не знаю, о чём оно будет, но одно знаю точно. Слова «искусство эксперимента» и «интуиция» не исчезнут. Они будут звучать в лабораториях 2075 года так же, как звучали в лабораториях алхимиков и звучат сегодня. Потому что химия — это не просто наука о веществах. Это искусство задавать вопросы природе. И пока люди не разучились удивляться, у этого искусства будет будущее.
А теперь — выключай ноутбук и иди в лабораторию. Твой оркестр ждёт дирижёра.
Попробуй сам
Напиши самому себе письмо в 2075 год. Каким тебе видится химик будущего? Чем он занимается, с кем спорит, какие задачи решает? Что осталось от твоих сегодняшних учебников и что бесследно исчезло?
Отправь это письмо себе на e-mail с отложенной доставкой или просто сохрани в запечатанном конверте с пометкой «Открыть через 10, 20 или 50 лет». Ну а если читаешь это в 2075 году — напиши мне. Адрес тот же: кафедра химии, где-нибудь на орбитальной станции. Расскажи, угадал ли я хоть что-то. И обязательно пришли фотографию вашего вытяжного шкафа. Мне очень интересно, как он выглядит.
Приложения
Приложение А. Словарик химика-кибернетика
В этой книге химический язык смешивается с IT-жаргоном. Чтобы не путаться, вот короткий глоссарий:
Нейросеть — программа, которая не выполняет жёсткую инструкцию, а учится на примерах.
Ретросинтез — метод планирования синтеза «от обратного»: ты смотришь на сложную молекулу и определяешь, из каких простых «кирпичиков» её можно собрать.
DFT (Теория функционала плотности) — квантово-химический метод, рассчитывающий свойства молекулы из первых принципов физики. Точен для маленьких молекул, но требователен к вычислительным ресурсам.
Mixture of Experts (MoE) — архитектура нейросети, где вместо одного универсального блока работают десятки специализированных подсетей (экспертов) внутри одной большой сети. Диспетчер (роутер) направляет каждую задачу тому субблоку, который разбирается в ней лучше всех.
Диффузионная модель — генеративный алгоритм, который «лепит» молекулу или кристалл из шума, шаг за шагом убирая неопределённость. Так работают Midjourney, MatterGen и ChefNMR.
Трансформер — архитектура нейросетей, изначально созданная для обработки текстов, а теперь применяемая для предсказания химических реакций и спектров. Для него молекула — как предложение, а атомы — как слова.
Self-driving lab (Самоуправляемая лаборатория) — роботизированный комплекс, который самостоятельно ставит эксперимент, анализирует результат и принимает решение о следующем шаге.
ИИ-агент — автономная программа на базе языковой модели, умеющая пользоваться внешними инструментами: искать в интернете, запускать расчёты, управлять роботом.
RAG (Retrieval-Augmented Generation) — технология, при которой языковая модель перед ответом находит нужные фрагменты документов в базе данных и формулирует ответ, опираясь на них и предоставляя точные ссылки.