Размыть границы живого и неживого
Инфохимия — экспериментальная область на стыке наук о жизни и информационных технологий. Но чем конкретно занимаются специалисты этой дисциплины? Рассказывает Екатерина Скорб, кандидат химических наук, директор научно-образовательного центра инфохимии Университета ИТМО, в беседе «Инфохимик — профессия будущего» на канале Политехнического музея.
Как появилась эта дисциплина
Зачастую в разных областях накапливается критическая масса знаний, которые не соединены в одну науку. Хотя так информацию можно изучать, для преподавания это не подходит: в образовательных материалах данные должны быть структурированы и логично взаимосвязаны.
Идея объединить разрозненные знания в одну науку — инфохимию — пришла Джорджу Уайтсайдсу, ученому из Гарварда. Позднее эта дисциплина перекочевала и в Россию. Искать программистов среди химиков оказалось сложной задачей, поэтому поступили проще: стали вовлекать молодых специалистов в эту область еще с бакалавриата.
Инфохимия в России сегодня
Активнее всего ученые работают над биомиметическими наноматериалами — материалами, основанными на природных принципах. Например, изучение «эффекта лотоса» — свойства листьев лотоса не промокать и отталкивать грязь благодаря своей поверхности — привело к созданию водоотталкивающих красок и тканей. Хемотроника (раздел науки, изучающий электрохимические процессы) и хемометрика (раздел химии, который специализируется на получении и обработке данных при помощи математического моделирования) — одни из актуальных разделов инфохимии сегодня.
Также инфохимики работают с чувствительными и селективными системами — такие нужны для избирательной работы с веществами и могут состоять, например, из электродов. В частности, разработки инфохимихов можно использовать в системах умного питания, умных добавках, «пище будущего» — ученые применяют знания о молекулярно организованных системах для развития сельского хозяйства и индустрии фудтеха.
Роботы и работа с данными
Пример проекта инфохимиков — тренировка баз данных на распознавание наличия антибиотиков в молоке, определение, какого вида антибиотик есть в молоке и в допустимой ли концентрации он находится.
Чем сложнее система, тем больше данных необходимо для решения этой задачи. Например, для бинарной классификации — есть или нет антибиотики в приципе — и для определения 5 конкретных антибиотиков в молоке требуется разное количество информации, иначе снижается точность.
Наиболее эффективно, чтобы данные, полученные в ходе экспериментов, собирали не люди, а роботизированная платформа. Таким образом можно работать не только с положительными данными, но и с отрицательными, которые исследователи обычно не публикуют. Это значительно облегчает работу с датасетами.
Можно сказать, что мы стоим на пороге больших изменений в материаловедении: возможно, скоро все данные будут собирать и обрабатывать роботы.
Миссия инфохимии
Химик понимает, как идут реакции, как организовать взаимодействие веществ между собой. Цель — сделать так, чтобы все эти процессы были математически описываемыми. Этим занимаются инфохимики.
Однажды Роберт Гук увидел в микроскопе клетку — живой организм. Сейчас человечество приближается к тому, чтобы создавать такие системы самостоятельно.
Иллюстрация на обложке: Даша ВЫДРИНА
