bg
Наука и новые технологии
15:56, 15 октября 2026
views
1

ИИ-помощник химика: в Иннополисе разрабатывают систему для расшифровки молекул

В университете Иннополис создают цифрового помощника для химиков. Он анализирует масс-спектры – особые «отпечатки» молекул, по которым ученые определяют состав вещества. Система сама предлагает, из чего состоит образец, и показывает возможные варианты его структуры. Сейчас разработку тестируют вместе с ведущими химическими институтами Российской академии наук.

Расшифровка состава неизвестного вещества – это задача, с которой сталкиваются исследователи в химии, фармацевтике и нефтехимической промышленности. Чтобы понять, из каких атомов состоит молекула и как эти атомы соединены между собой, специалистам нужно проанализировать экспериментальные данные, сопоставить возможные варианты и проверять гипотезы. На это могут уходить часы, а в сложных случаях даже несколько дней.

Ускорить работу призван ИИ-ассистент, который разрабатывают сотрудники Лаборатории искусственного интеллекта в химии университета Иннополис. Он анализирует масс-спектры, предлагает возможные структуры соединений и помогает исследователю выбрать наиболее вероятные варианты. Промежуточные результаты команда представила на выставке ИИ-решений форума «Цифровые дни Иннополиса», который прошел 8–9 октября 2026 года.

Как ИИ расшифровывает молекулы

Масс-спектрометрия позволяет получить данные о составе вещества. При тандемной масс-спектрометрии молекулы сначала разделяются по массе и заряду, а затем подвергаются дополнительному воздействию. Образующиеся фрагменты дают характерную картину. Это именно тот масс-спектр, по которому можно судить о строении исходного соединения.

Но у одной и той же молекулярной формулы могут быть разные структуры, поэтому интерпретация спектра требует не только вычислений, но и химических знаний. Исследователю необходимо определить состав вещества, выделить признаки его строения и установить, какая структура лучше всего объясняет полученные экспериментальные данные.

Система Иннополиса выполняет эту работу в несколько этапов. Сначала она определяет вероятную молекулярную формулу. На текущем этапе разработки правильный результат получается примерно в 80% случаев. Затем нейросеть восстанавливает структурные признаки соединения. Это своеобразный молекулярный «отпечаток», который помогает описать особенности его строения. Если этот этап пройден успешно, соответствие полученных признаков эталонным данным превышает 90%. В отдельных тестах на спектрах научных партнеров точность такого сопоставления достигала 93% и выше. Это результаты конкретных испытаний.

Единая система

На рынке уже существуют решения для определения молекулярных формул, анализа структурных признаков и поиска возможных соединений. Уникальность разработки Университета Иннополис в том, что она объединила все этапы в одной платформе.

Как пояснил разработчик лаборатории Иван Голов, команда создала цифрового помощника для всего пути анализа. Работает это так. Исследователь загружает экспериментальный спектр, а система последовательно формирует результаты, предлагает химические гипотезы и представляет их в удобном для работы виде.

Задача ИИ в этом случае состоит не в том, чтобы вытеснить специалиста-человека, а в том, чтобы сократить число вариантов, которые химику приходится рассматривать традиционными исследовательскими методами.

Польза для науки и промышленности

Разработка пригодится лабораториям, которые изучают состав сложных смесей, анализируют продукты химических реакций и ищут соединения с нужными свойствами. В фармацевтических исследованиях подобные инструменты помогают на этапе предварительной идентификации веществ и отбора перспективных кандидатов для дальнейшего изучения. В химической и нефтехимической промышленности они могут ускорить анализ образцов и обработку больших массивов экспериментальных данных.

Одна из перспективных задач – высокопроизводительный скрининг, когда исследователям необходимо быстро обработать множество образцов и выделить те, которые заслуживают более подробного изучения. Автоматизация первичного анализа качественно сократит время на рутинные операции и освободит специалистов для другой работы.

Масштаб и перспективы

По оценкам команды, потенциальная аудитория решения включает более 7,6 тысячи предприятий химической и нефтехимической отраслей, а также около 130 тысяч учёных и исследователей. Разработчики оценивают возможный масштаб автоматизации в 240 миллионов экспериментов в год, а экономический эффект от сокращения времени обработки данных – до 1,5 миллиарда рублей.

Первый этап проекта команда планирует завершить в 2026 году. В 2027 году исследователи намерены интегрировать разработку с доменом «Наука и инновации» государственной информационной системы учёта научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Химия всегда, так или иначе, связана с определением структуры каких-то веществ. Те методы, которые для этого используются – прежде всего рентгенофазовый анализ, рентгеноструктурный анализ – являются абсолютно рутинными. Это тысячи измерений, которые делаются экспериментально. При этом изучение структуры – это то, что необходимо абсолютно любому химику. Поэтому все, что может упростить алгоритм предсказания, является очень важным делом
quote
like
heart
fun
wow
sad
angry
Последние новости
Главное
Рекомендуем
previous
next