Компьютер как гид и помощник в ретросинтетическом анализе

Рассмотренный выше подход Кори-Уипке состоит в поиске ретросинтетического пути с помощью компьютера в интерактивном режиме, где пользователь может направить поиск по наиболее многообещающему пути. При этом роль компьютера состоит в накоплении, хранении и переработке химической информации, поддающейся формализации, в то время как на долю химика-пользователя остается управление направлением поиска и принятие окончательных решений.

Иной принцип положен в основу системы SYNGET, разработанной в лаборатории Хендриксона. Эта система не интерактивная, «независимая от предвзятого мнения пользователя». Она направлена на генерацию оптимальных путей для конвергентной сборки целевой молекулы из доступных исходных материалов. На первом этапе работы системы структура подвергается анализу с целью обнаружения набора связей, особенно пригодных для двух последовательных разборок, ведущих к четырем (или меньше) предшественникам, скелет которых отвечает скелету соединений, содержащихся в каталоге (последний включает около 6000 соединений). После этого система генерирует изменения функциональности, требующиеся для образования каждой образуемой связи, иначе говоря, генерирует необходимый ретрон (используя терминологию Кори, хотя Хендриксон не использует этот термин), т. е. устанавливает необходимую картину функциональности исходных соединений. Если последние отсутствуют в каталоге, делаются попытки генерировать необходимые производные путем рефункционализации доступных соединений. Система эффективно функционирует без участия пользователя в случае не слишком сложных структур и открывает возможность исчерпывающего анализа всех допустимых простых путей, ведущих к синтезу целевого соединения из доступных исходных.

Как отмечали в своем обзоре Берсон и Эсак, «история применения компьютера в любой области отличается первоначальным сверхоптимизмом, обусловленным большими успехами применения компьютеров для решения простых модельных задач в своей области. Однако переход от них к задачам реальным и более сложным оказывается значительно труднее, чем предполагалось в начале». Действительно, общее отношение к эффективности применения компьютера в разработке планов синтезов в настоящее время гораздо более сдержанное, чем это было 30 лет назад, сразу же после этапных публикаций группы Кори. Тем не менее сохраняется огромный потенциал применения мощностей современных компьютеров для решения синтетических задач. Основная область применения этих инструментов была следующим образом очерчена в обзоре Хендриксона:

1. Сложные вычисления: молекулярные свойства, реакционная динамика, молекулярное моделирование.

2. Хранение и предоставление информации: очень большие массивы сохраняемых данных, возможность доступа к которым полностью зависит от эффективности системы поиска.

. Искусственный интеллект для решения интеллектуальных задач: дизайн синтеза и анализ структур.

. Автоматизация лабораторных экспериментов: роботизация серийных экспериментов, имеющих целью оптимизацию условий проведения реакций.

Неудивительно, что эти инструменты становятся рутинной составляющей арсенала средств, используемых человеческим интеллектом при обращении к задачам конструирования молекул разнообразной сложности. Нет разумных оснований ожидать, что компьютеры любой мощности когда-либо смогут обеспечить окончательное решение проблемы полного синтеза. Конечная цель «компьютерной химии» совершенно иная - она состоит в том, чтобы освободить химика от необходимости тратить умственные усилия на решение рутинных задач органического синтеза и высвободить все силы для использования собственного воображения и интуиции - этих наиболее значимых и уникальных особенностей творческой деятельности человека.