Beter chemie met rekenaars

Elriza Theron, bemarkings- en kommunikasiebestuurder, CropLife SA
Gepubliseer: 5 Augustus 2020

688

Kunsmatige intelligensie (KI) is vandag meer as net wetenskapsfiksie. Dit het ’n kragtige bondgenoot in die ontwikkeling van landboutegnologie geword, waarvan landbouchemikalieë geen uitsondering is nie.

KI is reeds sedert die 1950’s ’n navorsingsonderwerp en alhoewel daar nog nie heeltemal tot by selfdenkende robotte gevorder is nie, het ongelooflike ontwikkeling in hierdie veld plaasgevind. Om te weet hoe dié tegnologie die gewasbeskermingsbedryf help, moet ’n mens verstaan hoe nuwe produkte ontstaan.

Vir nuwe aktiewe bestanddele en formulerings om die mark te tref, is ’n ongelooflik komplekse proses. Om ’n aktiewe bestanddeel te ontwikkel, verg dat die molekule – of groep molekules – presies vir ’n spesifieke doel ontwerp moet word. Dit word dus selde, indien ooit, per toeval ontdek.

Daarbenewens moet dit só geformuleer word dat die aktiewe bestanddeel se doeltreffendheid en veiligheid verbeter word en die gewasbeskermingsproduk se toksisiteit of onbestendigheid verminder word. Dit is nie net ’n baie lang proses nie, maar ook besonder duur. Dit kos die gewasbeskermingsbedryf ongeveer $50 per minuut vir tot elf jaar net om ’n nuwe plaagdoder op die mark te bring.

Plaagdoderontwikkeling kry hupstoot
Rekenaars kan help om die tyd en koste van plaagdoderontwikkeling te verminder, asook om plaagdoders veiliger te maak. Oor die jare het wetenskaplikes daarin geslaag om die hoeveelheid plaagdoder wat nodig is om ’n spesifieke probleem op te los, dramaties te verminder – van meer as 10 kg/ha in die 1960’s tot minder as 10 g/ha in sekere gevalle. Rekenaars kan nog verder hiermee help deur honderde duisende chemiese strukture wat ’n moontlike gewasbeskermingsproduk kan opmaak met haarfyn akkuraatheid te ontwerp, waarna organiese chemici sulke molekules sintetiseer en aan laboratoriumproewe onderwerp.

In die verlede moes wetenskaplikes molekules met plastiekmodelle bou en deur ’n tydrowende proses probeer bepaal hoe elke molekule met ’n teikenproteïen gaan reageer. Deesdae kan chemici egter rekenaars en KI gebruik om ’n reeks simulasies uit te voer.

Tien jaar gelede was slegs 40 miljard strukture in totaliteit gesimuleer, maar danksy rekenaars het hierdie getal tot 140 miljard toegeneem, soos wat wetenskaplikes vir optimale strukture soek. Hierdie simulasies gee navorsers insig in hoe ’n plaagdoder met teiken- of nieteikenpeste gaan reageer en hoe dit die omgewing kan beïnvloed.

Reusespronge vooruit
Onthou hoe verbaas die wêreld in 1996 was toe ’n rekenaar, genaamd Deep Blue, die wêreldskaakkampioen, Garry Kasparov, in ’n spel gewen het? Deep Blue kon dit regkry as gevolg van sy vermoë om honderde duisende moontlike kombinasies te bereken en te analiseer om sodoende die beste skuif te kies.

Die gebruik van rekenaars vir chemie volg ’n soortgelyke proses. Die skaakspelvoorval het reeds 24 jaar gelede plaasgevind – dink net wat vandag bereik kan word! Rekenaars is aansienlik meer akkuraat daarmee om te let op dinge wat andersins in proewe of deur die menslike oog gemis kan word. En soos wat die tegnologie vooruitgaan, word die moontlikhede vir vordering ook meer.

Sommige van hierdie verbeterings sluit ’n verdere vermindering in van die hoeveelheid en toksisiteit van aktiewe bestanddele wat benodig word, sowel as die bekamping van weerstand en die sekerheid dat die ontwerp van die plaagdoderinteraksie so akkuraat en doeltreffend as moontlik is.

Hierdie is net een voorbeeld van hoe die gewasbeskermingsbedryf innovering gebruik om produsente te help met die toenemende druk van gewasplae en terselfdertyd sosiale verwagtinge tegemoet kom deur veilige produkte vir menslike gesondheid en die omgewing te verseker.