Ещё была платформа ChemWeb — нечто вроде интернет-портала для химиков. Там публиковались электронные версии журналов, там можно было обсудить статью, там даже выходил онлайн-журнал Alchemist. Сегодня это кажется архаикой, но на заре нулевых ChemWeb был предтечей ResearchGate и научных Slack-каналов. Мы только начинали понимать, что компьютер — это не просто калькулятор и пишущая машинка, а ещё и почтовый голубь.
Электронная почта уже была, но далеко не у всех. Зато существовали списки рассылки — прообразы тематических форумов. Ты подписывался на рассылку по органическому синтезу, и тебе на ящик периодически падало письмо с вопросами коллег со всего мира: «Кто-нибудь пробовал восстанавливать этот кетон боргидридом натрия?», «Где купить дешёвый палладиевый катализатор?». Ты читал, ухмылялся и чувствовал себя частью огромного невидимого братства. Это был медленный, асинхронный, но очень живой диалог. Прямой предок сегодняшних лабораторных чатов, где обсуждение идёт непрерывно, а мемы про хроматографию рождаются быстрее, чем ты успеваешь сказать «элюент».
А ещё компьютер начал командовать приборами. Хроматографы, спектрометры, многие другие приборы — вся эта братия обзавелась интерфейсами, позволявшими скидывать данные прямиком на жёсткий диск. Если раньше ты сидел с ручкой и переписывал цифры с индикаторов на приборах, то теперь ты получал файл, например, с временами удерживания и площадями пиков.
И, наконец, позволь представить тебе главного героя тогдашней вычислительной химии — DFT, теорию функционала плотности. Идея была благородная: не решать сложное уравнение Шрёдингера для каждого электрона в отдельности, а работать сразу с электронной плотностью. На бумаге — прорыв. На практике — бесконечная возня с выбором базисного набора и функционала, потому что каждый базис давал свои результаты, и ни один не был идеален.
Рисование формул, расшифровка названий, поиск литературы — эти ежедневные пытки химика XX века к 2000 году компьютер уже взял на себя, хоть и очень робко. Он рисовал лучше большинства химиков, искал быстрее их ног и рук, перебиравших пыльные тома, и лучше переводил с языка ИЮПАК на человеческий. Однако он всё ещё был инструментом, не предлагал гипотез, не говорил: «Эй, а попробуй-ка этот растворитель». Он был просто секретарём при господине-химике.
Попробуй сам
Теперь давай немного поиграем в машину времени. Первое задание — найди в интернете фотографию старой бумажной карточки Chemical Abstracts или реферативного журнала «Химия» (РЖХим). Например, набери в поиске «Chemical Abstracts printed index». Посмотри на эти мелкие строчки, пугающие сокращения, полное отсутствие картинок. А теперь представь, что тебе нужно найти в этом море бумаги одну-единственную реакцию — скажем, модификацию синтеза 2-аминопиридина, опубликованную в 1985 году. Ты идёшь в библиотеку, выписываешь номер тома и страницы, ждёшь, пока принесут подшивку, открываешь — а статья на немецком. Ты берёшь словарь и переводишь методику. Сколько времени у тебя ушло бы? День? Два? А теперь открой чат-бот с доступом в интернет и напиши: «Найди мне методику синтеза 2-аминопиридина по Чичибабину и переведи на русский». Через десять секунд у тебя будет не только реферат, но и полный текст с комментариями и, возможно, парой советов, как улучшить выход. Сравни ощущения.
Теперь давай нарисуем молекулу так, как это делает химик сегодня. Открой любой бесплатный редактор в браузере, например, Ketcher или MarvinSketch. Нарисуй аспирин — чтобы вспомнить одного из героев этой книжки, и кофеин — чтобы уважить всех, кто не может проснуться без чашки кофе. Теперь сохрани каждую структуру как SMILES-строку. Открой этот файл в блокноте и посмотри на строчку символов: что-то вроде CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(=O)O для аспирина. Вот это — тот самый язык, на котором с молекулой будут общаться многие нейросети, роботы и базы данных из следующих глав.
Пока у нас нет собственного робота-синтетика, давай проведём эксперимент в виртуальной лаборатории. Зайди на сайт PhET Interactive Simulations и выбери любую химическую симуляцию — например, кислотно-основное титрование. Капай основание в кислоту и смотри, как ползёт pH, как меняется молекулярная картина на экране. Попробуй другие симуляции — растворимость солей, поведение газов. Что ты видишь на экране такого, чего никогда не покажет живой опыт? Симуляция не пахнет аммиаком и не взрывается, но она позволяет увидеть невидимое — например, анимацию того, как ионы перескакивают в раствор. Именно так, через числа и векторы, «видят» молекулы нейросети, о которых мы будем говорить совсем скоро.