New AI method can detect toxic chemicals

Chemicals are widely used in society and are found in everything from household products to industrial processes. Many chemicals end up in our waterways and ecosystems, where they can have negative effects on humans and other organisms. One example of this is PFAS, a group of problematic substances that have recently been found in worrying concentrations in both groundwater and drinking water. They have been used, for example, in fire-fighting foam and in many consumer products.

Negative effects on humans and the environment occur despite extensive chemical regulations, which often require time-consuming animal testing to prove when chemicals can be considered safe. In the EU alone, more than two million animals are used every year to comply with the various regulations. At the same time, new chemicals are being developed at a rapid pace and it is a major challenge to determine which ones need to be restricted due to their toxicity to humans and the environment.

Valuable help with the development of chemicals

The new method developed by the Swedish researchers uses artificial intelligence to assess chemical toxicity quickly and cost-effectively. It can therefore be used to identify toxic substances at an early stage and reduce the need for animal testing.

„Unsere Methode ist in der Lage, anhand der chemischen Struktur einer Substanz vorherzusagen, ob sie giftig ist oder nicht. Sie wurde entwickelt und verfeinert durch die Analyse grosser Datensätze von Labortests, die in der Vergangenheit durchgeführt wurden. Die Methode wurde so trainiert, dass sie auch für bisher nicht getestete Chemikalien genaue Einschätzungen abgeben kann“, sagt Mikael Gustavsson, Forscher am Fachbereich für mathematische Wissenschaften an der Chalmers University of Technology und am Fachbereich für Biologie und Umweltwissenschaften an der Universität Göteborg.

„Derzeit sind mehr als 100.000 Chemikalien auf dem Markt, aber nur ein kleiner Teil davon hat eine gut beschriebene Toxizität für Mensch und Umwelt. Die Toxizität all dieser Chemikalien mit herkömmlichen Methoden, einschliesslich Tierversuchen, zu bewerten, ist praktisch nicht möglich. Hier zeigt sich, dass unsere Methode eine neue Alternative bieten kann“, sagt Erik Kristiansson, Professor an der Fakultät für mathematische Wissenschaften in Chalmers und an der Universität von Göteborg.

The researchers believe that the method can be very useful for environmental research as well as for authorities and companies that use or develop new chemicals. They have therefore made publicly accessible.

More comprehensive and accurate than today's calculation tools

Computerized tools for detecting toxic chemicals already exist, but until now their applications have been too narrow or their accuracy too low to replace laboratory testing on a large scale. In the researchers' study, they compared their method with three other commonly used computerized tools and found that the new method is both more accurate and more widely applicable.

„Die Art von KI, die wir verwenden, basiert auf fortschrittlichen Deep-Learning-Methoden“, sagt Erik Kristiansson. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass KI-basierte Methoden bereits mit konventionellen Berechnungsansätzen mithalten können, und da die Menge der verfügbaren Daten weiter zunimmt, erwarten wir, dass sich die KI-Methoden weiter verbessern werden. Daher glauben wir, dass die KI das Potenzial hat, die rechnerische Bewertung der chemischen Toxizität deutlich zu verbessern.“

The researchers predict that AI systems will be able to replace laboratory tests to an ever greater extent.

„Dies würde bedeuten, dass die Zahl der Tierversuche und die wirtschaftlichen Kosten bei der Entwicklung neuer Chemikalien verringert werden könnten. Die Möglichkeit, grosse und vielfältige Datenbestände schnell vorzuprüfen, kann daher die Entwicklung neuer und sicherer Chemikalien unterstützen und dazu beitragen, Ersatz für derzeit verwendete toxische Stoffe zu finden. Wir glauben daher, dass KI-basierte Methoden dazu beitragen werden, die negativen Auswirkungen der chemischen Verschmutzung auf den Menschen und die Ökosystemleistungen zu verringern“, sagt Erik Kristiansson.

Source: www.chalmers.se

This article originally appeared on m-q.ch - https://www.m-q.ch/de/neue-ki-methode-kann-giftige-chemikalien-aufspueren/