알아서 화학 공부하고 로봇에 실험 명령까지 내리는 AI 개발

카네기 멜런대학교 연구팀, 화학 실험 AI '코사이언티스트' 개발
"아스피린 합성하라" 입력하면 실험 계획 수립, 로봇 제어

(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 모르는 화학 반응을 온라인에서 찾아 배우고 로봇에 명령까지 해내는 인공지능(AI) 시스템이 개발됐다.

미국 카네기 멜런 대학교의 게이브 고메스 교수 연구팀은 21일 국제학술지 네이처(Nature)에 코사이언티스트(Coscientist)라는 화학 실험 AI 개발 결과를 발표했다.

코사이언티스트는 오픈AI의 GPT-4와 안트로픽의 클로드 같은 대규모 언어 모델(LLM)을 기반으로 만들어졌다.

인간 화학자와 일하는 방식과 비슷하게 코사이언티스트는 온라인에서 물질 정보, 실험 관련 기술 매뉴얼, 물질 합성 정보 등 전문 정보를 조사하고 그 결과에 따라 실험을 계획할 수 있다.

예를 들어 아스피린 합성을 해달라고 명령어를 AI에 입력하면 관련 정보를 찾아 효율 좋은 아스피린 합성 방안을 도출해 낼 수 있는 식이다.

연구진은 단순히 실험 방법을 설계하는 인공지능을 넘어 자동화 화학 실험실에 연동시켰다.

자동화 실험실은 로봇을 이용해 용액을 제조, 혼합, 분석하는 설비다. 로봇을 이용한 실험 자동화는 단순 작업 감소를 통한 연구 효율화, 실험 정확성 제고, 원거리 실험, 위험 물질 노출 감소 등의 장점이 있어 발달하고 있는 분야다.

자동화 실험실을 사용하려면 제어 코드 작성이 필요한 경우도 있어 활용 장벽으로 작용하기도 한다.

코사이언티스트는 자동화 실험실 매뉴얼을 분석해 설계된 실험을 수행하는 코드를 작성하는 것에도 성공했다. 코드로 만들어진 실험 계획은 자동화 실험실로 전송돼 로봇 작동에도 성공했다.

연구팀은 코사이언티스트에 스즈키 반응과 소노가시라 반응을 수행하라는 명령을 입력해 성능검증에 나섰다. 1970년대에 개발된 이 반응은 팔라듐 촉매를 이용해 유기분자 사이의 결합을 변경한다. 이 반응은 의약품, OLED의 유기 반도체 생산에 널리 쓰인다.

코사이언티스트는 위키피디아, 미국 화학회 등의 자료와 각종 학술 논문을 검색해 실험 계획을 4분 안에 세웠다. 이를 바탕으로 만든 코드에는 일부 문제가 있었지만 코사이언티스트는 문제를 발견하고 기술 매뉴얼을 다시 참조해 코드를 수정했다.

연구팀은 2024년 초 이번에 개발한 AI 시스템을 바탕으로 원격 운영실을 열 예정이다.

고메스 교수는 "과학에는 시도하고, 실패하고, 배우고, 개선하는 반복적인 과정이 있는데 인공지능이 이 속도를 높일 수 있다"며 "이번 연구를 활용하면 (과학 실험의) 진입장벽을 대폭 낮출 수 있다"고 전망했다.

seungjun241@news1.kr

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