Un ricercatore novarese per il robot lab IBM che semplifica la chimica in tempi Covid. È Matteo Manica, 32 anni, ingegnere matematico, esperto di intelligenza artificiale e “machine learning” (l’autoapprendimento dei sistemi) presso il centro ricerche IBM di Zurigo.
Il suo mestiere è costruire algoritmi matematici ed è già stato protagonista di un progetto lanciato con la finalità di aiutare la ricerca sul cancro e “regalato” da IBM alla comunità scientifica. Oggi fa parte del ristretto staff di ricerca in Cognitive Health Care and Life Sciences (in italiano traducibile come “Modelli cognitivi per le scienze mediche e biochimiche”) di IBM Research Zürich. È il team guidato da Teodoro Laino che, dopo tre anni di lavoro, a fine agosto ha presentato in due conferenze stampa internazionali, RoboRXN, un laboratorio di chimica automatizzato (particolarmente orientato alla farmacologia) che si trova sul “cloud”, la “nuvola” in rete accessibile a tutti, e combina modelli di intelligenza artificiale, una piattaforma di “cloud computing” e un robot. Così RoboRXN può aiutare scienziati chimici a progettare e realizzare nuove molecole risparmiando tempo e lavorando in remoto attraverso un browser web.
«Fondamentalmente colleghiamo gli utenti di tutto il mondo alla nostra piattaforma chimica centrale in IBM e consentiamo loro di lavorare con i nostri modelli di intelligenza artificiale e persino di eseguire le ricette su un robot», spiega Matteo Manica. «Questa era la visione dietro il progetto RoboRXN: portare un laboratorio chimico a casa tua!».
Alla base del progetto c’è la possibilità di ridurre tempi e costi della ricerca. I nuovi materiali, inclusi i farmaci, richiedono tradizionalmente una media di 10 anni di lavoro, spesso anche operazioni ripetitive, e 10 milioni di dollari prima dell’immissione sul mercato. IBM spera che una piattaforma come RoboRXN, dove sono stati immagazzinati milioni di dati scientifici, possa ridurre questo processo anche a un decimo, automatizzando le procedure e gli esperimenti, in particolare grazie all’apprendimento automatico che permette al sistema di migliorarsi continuamente.
Il progetto è basato sul concetto di “restrosintesi”: ovvero determinare i passaggi con cui creare una molecola partendo da materiali disponibili commercialmente. Per avviare una retrosintesi, gli scienziati possono accedere alla piattaforma definendo e disegnando la molecola da creare e RoboRXN prevede ingredienti richiesti e processo di sintesi e quindi istruisce il robot di laboratorio. Concluso l’esperimento la piattaforma invia un report agli scienziati.
Questa velocizzazione di processo è comprensibilmente interessante in questi tempi di crisi sanitaria con gli scienziati impegnati nella ricerca di cure antivirali ma rallentati dalle esigenze di distanziamento sociale.
«La pandemia ha suonato un campanello d’allarme a ciascuno di noi su come integrare tutte le soluzioni digitali esistenti per evitare interruzioni simili in futuro» ha affermato in conferenza il dottor Manica, spiegando: «Gli scienziati possono lavorare da remoto, accedendo alle avanzate risorse di calcolo disponibili online e allo stesso laboratorio chimico, supervisionato da intelligenza artificiale ed eseguito da hardware chimico robotico».
Proprio durante la conferenza, per mano di una giornalista invitata a usare la piattaforma, è stata dimostrata la produzione di 3-bromobenzilammina, una molecola identificata usando algoritmi di intelligenza artificiale con potenziale attività su una proteina legata al Covid-19.
RoboRXN ha prodotto e poi analizzato il composto in un’ora eseguendo tutti i processi di sintesi analogamente a quelli eseguiti in un laboratorio fatto da persone, «ma con il grande vantaggio di poter lavorare in completa autonomia – ci spiega Matteo Manica – liberando i chimici dalla necessità di eseguire passaggi tediosi e ripetitivi, lasciando loro spazio per concentrarsi sull’innovazione».
È una nuova strada aperta verso il futuro, in cui la partecipazione degli scienziati consente l’allargamento delle conoscenze e migliora le procedure guidate dall’intelligenza artificiale.
«Nella dimostrazione si è potuto vedere come il sistema è sinergico tra un essere umano e l’intelligenza artificiale”, conclude il ricercatore novarese. «A questo uniamo il fatto che possiamo eseguire tutti questi processi con un sistema robotico 24 ore su 24, 7 giorni su 7 da qualsiasi parte del mondo. Questo è l’inizio di una vera e propria rivoluzione del processo di creazione di nuovi materiali che può portare ad una accelerazione e un abbassamento del costo del processo produttivo in ambiti che vanno dal design di farmaci allo sviluppo di materiali sostenibili».
