Роль искусственного интеллекта в современной аналитической химии: текущие тенденции и перспективные направления

Интеграция искусственного интеллекта (ИИ) играет ключевую роль в современной аналитической химии, предлагая решения давних проблем. Традиционные методы, такие как спектрофотометрический анализ и хроматография, часто сталкиваются с такими ограничениями, как перекрывание спектральных сигналов, матричные эффекты и необходимость масштабной экспериментальной оптимизации. Подходы на основе ИИ и машинного обучения (МО) позволяют преодолеть эти ограничения благодаря деконволюции спектров, распознаванию образов, прогнозированию факторов удерживания и автоматизированной оптимизации условий разделения. Помимо совершенствования традиционных методов, ИИ способствует разработке инновационных аналитических платформ. Современная аналитическая химия все чаще использует сенсоры на основе смартфонов и бумаги для экспресс-обнаружения биомаркеров и загрязнителей непосредственно на месте анализа. Эти портативные недорогие системы генерируют сложные наборы данных, требующие применения передовых вычислительных инструментов; после валидации ИИ может повысить их надежность и чувствительность. ИИ также играет важную роль в синтезе и оптимизации наноматериалов, таких как углеродные квантовые точки (CQDs), ускоряя экспериментальную доводку с помощью прогностического моделирования и алгоритмов оптимизации. Кроме того, ИИ облегчает интерпретацию крупномасштабных данных, обеспечивая более глубокое понимание при одновременном снижении числа человеческих ошибок и продолжительности анализа. Несмотря на эти достижения, сохраняются проблемы, связанные с интерпретируемостью моделей и интеграцией гетерогенных наборов данных. Для их решения необходимы объяснимые методы МО, связывающие вычислительные прогнозы с химическим обоснованием. В данном обзоре рассматриваются современные применения ИИ в хроматографическом анализе, исследованиях стабильности лекарственных препаратов и современной аналитической химии, обсуждаются проблемы внедрения и анализируются перспективные тенденции, формирующие следующее поколение интеллектуальных аналитических систем.