Международная группа исследователей научила компьютерную платформу Allchemy на основе анализов химических отходов создавать маршруты для синтеза новых полезных веществ. Описание разработки опубликовано в журнале Nature.

Ученые работали над использованием компьютерных систем для создания химических производств замкнутого цикла. С использованием платформы Allchemy исследователи построили гигантские синтетические сети взаимосвязи веществ. Предложенные решения позволяют повторно использовать более 200 видов химических отходов и произвести около 300 видов лекарств, таких как, например, карведилол и сальбутамол.

Химическая промышленность, в том числе, фармацевтика, производство косметики или удобрений, создает большое количество отходов, состоящих из множества сложных химических молекул, отмечают исследователи. Ученые давно искали методы использования отходов одного производства для создания других продуктов. Но, как отмечают авторы новой работы, добиться этого было чрезвычайно сложно, поскольку каждое соединение открывает миллион путей к другим химическим формулам. С учетом количества факторов, которые надо учесть при расчетах, анализ становится слишком трудным.

В своей работе ученые использовали компьютерную систему Allchemy, которая умеет анализировать состав сложных объектов и на его основе строить возможные синтетические сети (варианты синтеза новых веществ). Изначально эта система использовалась для поиска химических признаков наличия жизни на других планетах.

ИИ платформы формирует сеть маршрутов синтеза, соответствующую всем входящим веществам, а затем выбирает те, которые соответствуют зеленому производству замкнутого цикла, и ранжирует их по заданным критериям. 

Исследователи отмечают, что полученные маршруты представляют собой описания этапов синтеза нужного соединения. Ученые успешно протестировали свою систему, используя несколько маршрутов, которые были созданы для синтеза реальных лекарств. 

Химики полагают, что широкое внедрение компьютерных систем существенно ускорит переход к химическим производствам замкнутого цикла и сократить количество токсичных отходов, требующих утилизации.