Нейросети и химия
Анна Фомкина — студентка недавно открывшегося направления «Химия и искусственный интеллект» в международном научном центре передовых материалов и технологий SCAMT. Программа нацелена на использование IT-технологий в исследовании веществ. Мы поговорили с Анной о том, чем занимаются сотрудники центра, из чего складывается обучение в магистратуре и как нейросети помогают химикам.
— Почему именно эта магистерская программа?
— В бакалавриате я изучала фундаментальную науку — классическую химию. Рабочий день состоял из опытов, анализа научной литературы, и по сути задача заключалась в подборе наиболее подходящих условий для химических реакций, что составляло 70 процентов работы. То есть ты потратил много времени, возможно, месяцы, но только треть данных сможешь опубликовать или применить в дальнейшем.
Оканчивая бакалавриат, я решила, что не буду оставаться в классической химии, и искала варианты, связанные с программированием. Случайно узнала о новом направлении в ИТМО — «Химия и искусственный интеллект». Я подала документы и поступила, чтобы сменить направление и не тратить жизнь на неинтересные мне вещи.
— Ваш поток первый на этой программе. Каково это — учиться на новом направлении?
— Сначала мы чувствовали себя подопытными кроликами из-за пристального внимания со стороны старших коллег. Это хорошо, просто было видно, что они переживают, насколько мы оправдаем ожидания. Нам все условия обеспечили: новые помещения дали, ноутбуки закупили и так далее. Ты чувствуешь эту ответственность, как и любой человек, который думает не только о себе, но и о других, и боишься ошибиться. Это, конечно, немного тревожит.
— У SCAMT широкие научные интересы, а какие основные направления исследования у вас на программе?
— Хочу сразу сказать, что наши старшие коллеги и руководители открыты к любым исследованиям. Работы есть по всем областям: от квантовой до органической химии. В нескольких лабораториях студенты работают над магнитными частицами, заживляющими повязками и другими темами. Я занимаюсь натриевыми аккумуляторами, и до меня в SCAMT такого масштабного проекта, посвященного батарейкам, еще не было.
Фотография предоставлена собеседницей
— А какие предметы вы изучаете?
— У нас модульное обучение, как и во всех направлениях магистратуры ИТМО. Введение было посвящено химическим методам, потому что дальше мы будем работать в том числе с оборудованием и веществами. Для меня и однокурсников из СПбГУ это было углубленное повторение материала с упором на условия в SCAMT.
Кроме английского уже были софт скиллы. Сейчас у меня идут параллельно два вида программирования: онлайн-курс, особенно удобный для новичков в этой сфере, и курс, связывающий IT и химические задачи, который точно пригодится в работе.
— Раз мы начали говорить про программирование, то как нейросети могут помочь химику?
— Это могут быть не только нейросети, как я недавно узнала. Чем полезно применение компьютерного моделирования — так это тем, что ты можешь найти зависимости не вручную, а с помощью программирования. То есть обычно студент строит график в Excel, анализирует его, потом несколько дней проводит эксперимент. То же самое можно сделать за пару минут с помощью двух строчек кода. Такая экономия времени в настоящий момент очень актуальна из-за ускорения научного прогресса и темпа жизни в целом.
Нейросети, в частности, предсказывают свойства веществ, например, токсичность лекарств, могут рассчитать характеристики аккумуляторов. Безусловно, создание такой сетки занимает несколько месяцев, но в перспективе она экономит много времени. Так, нейросеть, с учетом ее создания, решает задачу за четыре месяца, а реальные эксперименты могут занять несколько лет.
— Чем рабочий день химика с нейросетью отличается от рабочего дня обычного химика?
— Много чем. Например, мы можем работать из дома. Это очень удобно, если у тебя хороший уровень самоорганизации и ты не будешь постоянно отвлекаться. Но, несмотря на это, вообще без эксперимента исследовать вещества невозможно, никто и не говорит, что мы от этого отойдем. Просто экспериментальную проверку химики-программисты проводят обычно в самом конце, чтобы подтвердить, что нейросеть работает. Она предсказывает свойства вещества, мы его синтезируем, проверяем, если данные совпали — супер.
Задача же химика-экспериментатора — найти в статье описание реакций. И, если зависимости в итоге у него отличаются от литературных, это даже лучше — значит он что-то новое получил.
— В SCAMT обучение проходит на английском языке. Как прошла адаптация к этому после четырех лет обучения на русском?
— Если я скажу, что все было легко и просто, то совру. Было тяжело. У нас есть ребята с хорошим бэкграундом в плане иностранных языков, но у меня в бакалавриате, к сожалению, не было глубокого изучения разговорного английского, поэтому, естественно, я очень стеснялась задавать вопросы на английском, просила своих коллег помочь или пользовалась переводчиком. Преподаватели это понимали и не делали замечаний. Это располагает к тому, чтобы ты не стеснялся и практиковал язык. Поэтому спустя полтора месяца посещения пар и семинаров мне стало значительно проще.
Фотография предоставлена собеседницей
— Среди партнеров центра много иностранных университетов и международных компаний. Где бы вы хотели пройти стажировку и по какому направлению?
— У нас у же была стажировка в Альметьевске, но это все-таки небольшой город. Конечно, хочется за границу, чтобы получить ценнейший опыт. На стажировках ты можешь найти интересную работу за пределами университета, узнать менталитет коллег, какими темами они интересуются. Много моих русских знакомых уехали в Германию работать, но я не знаю, насколько для меня это пока осуществимо, потому что обучение за границей требует огромных усилий. Еще хотелось бы в британские университеты попасть, хотя бы и ненадолго, ради уникального оборудования, например огромного 3D-принтера.
— Последний вопрос: что делать, если робот смешал содержимое не тех пробирок?
— Кричать на робота точно не надо, он расстроится, потом извиняться еще придется. Нужно посмотреть, почему это произошло, и если это твоя ошибка в программировании, то исправить ее. А если он специально эволюционировал, чтобы тебе насолить, можно начать паниковать.
Текст: Роман ШАЙКЕНОВ
Фото на обложке предоставлено собеседницей
Еще почитать по теме
