El Agente: An Autonomous Agent for Quantum Chemistry

์ €์ž: Yunheng Zou, Austin H. Cheng, Abdulrahman Aldossary, Jiaru Bai, Shi Xuan Leong | ๋‚ ์งœ: 2025 | DOI: 10.1016/j.matt.2025.102263 📄 PDF


Essence

Figure 1

El Agente Q์˜ ๊ฐœ์š”: LLM ๊ธฐ๋ฐ˜ ๋‹ค์ค‘ ์—์ด์ „ํŠธ ์‹œ์Šคํ…œ์œผ๋กœ ์ž๋™ํ™”๋œ ๊ณ„ํš, ์ผ์ • ์กฐ์ •, ์‹คํ–‰ ๋ฐ ๋ฌธ์ œ ํ•ด๊ฒฐ์„ ์ˆ˜ํ–‰

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ๋Š” LLM ๊ธฐ๋ฐ˜ ๋‹ค์ค‘ ์—์ด์ „ํŠธ ์‹œ์Šคํ…œ(El Agente Q)์„ ํ†ตํ•ด ์–‘์žํ™”ํ•™ ์›Œํฌํ”Œ๋กœ์šฐ๋ฅผ ์ž์—ฐ์–ธ์–ด ํ”„๋กฌํ”„ํŠธ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ๋™์ ์œผ๋กœ ์ƒ์„ฑยท์‹คํ–‰ํ•˜๋Š” ์ž์œจ ์‹œ์Šคํ…œ์„ ์ œ์‹œํ•œ๋‹ค. ๊ณ„์ธต์  ๋ฉ”๋ชจ๋ฆฌ ํ”„๋ ˆ์ž„์›Œํฌ, ์ ์‘์  ๋„๊ตฌ ์„ ํƒ, ์ž๋™ ์˜ค๋ฅ˜ ๋ณต๊ตฌ๋ฅผ ํŠน์ง•์œผ๋กœ ํ•˜๋ฉฐ, ๋Œ€ํ•™ ์ˆ˜์ค€์˜ ๊ณผ์ œ์—์„œ >87%์˜ ์„ฑ๊ณต๋ฅ ์„ ๋‹ฌ์„ฑํ•œ๋‹ค.

Motivation

Achievement

Figure 2

El Agente์˜ ์ธ์ง€ ์•„ํ‚คํ…์ฒ˜: ๊ธ€๋กœ๋ฒŒ ๋ฉ”๋ชจ๋ฆฌ, ์—์ด์ „ํŠธ๋ณ„ ๋Œ€ํ™” ์ด๋ ฅ, ๊ทธ๋ผ์šด๋”ฉ ๋ฉ”์ปค๋‹ˆ์ฆ˜, ์žฅ๊ธฐ ๋ฉ”๋ชจ๋ฆฌ๋กœ ๊ตฌ์„ฑ๋œ ์ž‘์—… ๋ฉ”๋ชจ๋ฆฌ์™€ LLM ์ถ”๋ก  ํ•ต์‹ฌ

  1. ๋†’์€ ์ž‘์—… ์„ฑ๊ณต๋ฅ : 6๊ฐœ์˜ ๋Œ€ํ•™ ์ˆ˜์ค€ ๊ณผ์ œ ๋ฐ 2๊ฐœ์˜ ์‚ฌ๋ก€ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ ํ‰๊ท  >87%์˜ ์ž‘์—… ์„ฑ๊ณต๋ฅ  ๋‹ฌ์„ฑ. Geometry optimization, electronic structure analysis, thermochemical property evaluation ๋“ฑ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์–‘์žํ™”ํ•™ ๊ณ„์‚ฐ ์ž๋™ ์ˆ˜ํ–‰.
  2. ์ ์‘์  ์˜ค๋ฅ˜ ๋ณต๊ตฌ: In situ debugging์„ ํ†ตํ•œ ์ž๋™ ์˜ค๋ฅ˜ ์ฒ˜๋ฆฌ ๋ฐ ๋ฌธ์ œ ํ•ด๊ฒฐ. Runtime errors์™€ computational divergences์— ๋Œ€ํ•œ ์‹ค์‹œ๊ฐ„ ๋Œ€์‘์œผ๋กœ ์‚ฌ์šฉ์ž์˜ ๋ฌธ์ œ ํ•ด๊ฒฐ ์‹œ๊ฐ„ ๋‹จ์ถ•.
  3. ํˆฌ๋ช…์„ฑ๊ณผ ์žฌ์‚ฌ์šฉ์„ฑ: ์‹คํ–‰๋œ ๋ชจ๋“  ๋™์ž‘์˜ trace๋ฅผ ๊ธฐ๋กํ•˜๊ณ  Jupyter notebook์œผ๋กœ ๋‚ด๋ณด๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ๋‚ด๋ณด๋‚ธ ์ฝ”๋“œ๋ฅผ ๊ฒ€์ฆํ•˜๊ฑฐ๋‚˜ ๊ณ ์ฒ˜๋Ÿ‰ ๊ฐ€์ƒ ์Šคํฌ๋ฆฌ๋‹(high-throughput virtual screening)์„ ์œ„ํ•œ ํ‘œ์ค€ํ™”๋œ ์›Œํฌํ”Œ๋กœ์šฐ๋กœ ๊ฐœ์„  ๊ฐ€๋Šฅ.
  4. ๋‹ค์ค‘ ๊ณ„์‚ฐ ํ™”ํ•™ ๋„๊ตฌ ํ†ตํ•ฉ: RDKit, OpenBabel, xTB, ORCA, Architector ๋“ฑ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์†Œํ”„ํŠธ์›จ์–ด ํŒจํ‚ค์ง€ ๋ฐ SLURM ์ž‘์—… ์Šค์ผ€์ค„๋Ÿฌ์™€์˜ ์ธํ„ฐํŽ˜์ด์‹ฑ์œผ๋กœ ๊ด‘๋ฒ”์œ„ํ•œ ๊ณ„์‚ฐ ํ™”ํ•™ ์ž‘์—… ์ง€์›.

How

Figure 3

El Agente Q์˜ ๊ณ„์ธต์  ์•„ํ‚คํ…์ฒ˜: ์ตœ์ƒ์œ„ computational chemist ์—์ด์ „ํŠธ๊ฐ€ ๊ณ ์ˆ˜์ค€ ๊ณ„ํš์„ ์ˆ˜๋ฆฝํ•˜๊ณ , ํ•˜์œ„ ์—์ด์ „ํŠธ๋“ค์ด ํŠนํ™”๋œ ์ž‘์—… ์‹คํ–‰

Originality

Limitation & Further Study

Evaluation

์ดํ‰: El Agente Q๋Š” LLM ๊ธฐ๋ฐ˜ ๋‹ค์ค‘ ์—์ด์ „ํŠธ ์‹œ์Šคํ…œ์„ ํ†ตํ•ด ์–‘์žํ™”ํ•™ ์ž๋™ํ™”์˜ ์ ‘๊ทผ์„ฑ๊ณผ ์œ ์—ฐ์„ฑ์„ ํฌ๊ฒŒ ํ–ฅ์ƒ์‹œํ‚จ ์˜๋ฏธ ์žˆ๋Š” ์—ฐ๊ตฌ๋กœ, ๊ณ„์ธต์  ๋ฉ”๋ชจ๋ฆฌ ์•„ํ‚คํ…์ฒ˜์™€ ์ ์‘์  ์˜ค๋ฅ˜ ๋ณต๊ตฌ ๋Šฅ๋ ฅ์ด ๋‹๋ณด์ธ๋‹ค. ๋‹ค๋งŒ episodic memory ๋ฏธํ™œ์„ฑํ™”, hallucination ๋ฌธ์ œ ํ•ด๊ฒฐ, ์‹ค์ œ ๋Œ€๊ทœ๋ชจ ๊ณ„์‚ฐ์—์„œ์˜ ํšจ์œจ์„ฑ ๊ฒ€์ฆ ๋“ฑ์ด ํ–ฅํ›„ ๊ฐœ์„  ๊ณผ์ œ์ด๋‹ค.

๊ฐ™์ด ๋ณด๋ฉด ์ข‹์€ ๋…ผ๋ฌธ

๊ธฐ๋ฐ˜ ์—ฐ๊ตฌ
308์—์„œ ์ œ์‹œํ•˜๋Š” ๊ณ„์ธต์  ๋‹ค์ค‘ ์—์ด์ „ํŠธ ์‹œ์Šคํ…œ์€ 133์˜ LLM ๊ธฐ๋ฐ˜ ์‹คํ—˜ ์ž๋™ํ™” ์›Œํฌํ”Œ๋กœ์šฐ ์•„์ด๋””์–ด๋ฅผ ์ด๋ก ์  ํ† ๋Œ€๋กœ ๊ณ„์Šนํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
๊ธฐ๋ฐ˜ ์—ฐ๊ตฌ
El Agente์˜ ์–‘์žํ™”ํ•™ ์—์ด์ „ํŠธ๋Š” Aviary์—์„œ ์ œ์‹œ๋œ ์–ธ์–ด-๊ธฐ๋ฐ˜ ๊ณผํ•™ ์ž‘์—… ์—์ด์ „ํŠธ ํ›ˆ๋ จ ์ฒด๊ณ„๋ฅผ ์‹ค์งˆ์  ๊ณผํ•™ ๋ฌธ์ œ์— ์ ์šฉํ•œ ์‚ฌ๋ก€์ž…๋‹ˆ๋‹ค.
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ํ™”ํ•™ ๋ฐ ๊ณ„์‚ฐ ์›Œํฌํ”Œ๋กœ์šฐ ์ž๋™ํ™”๋ฅผ ์œ„ํ•œ ์˜คํ”ˆ ํ”„๋ ˆ์ž„์›Œํฌ๋กœ์„œ ๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์‹œ์Šคํ…œ์  ๊ธฐ๋ฐ˜์ด ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
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308๋ฒˆ ๋…ผ๋ฌธ์€ ์–‘์žํ™”ํ•™ ์‹คํ—˜ ์ž๋™ํ™”๋ฅผ ์œ„ํ•œ LLM ๊ธฐ๋ฐ˜ ์—์ด์ „ํŠธ ํ”„๋ ˆ์ž„์›Œํฌ๋ฅผ ๋‹ค๋ฃจ์–ด, 3110์˜ on-top ํ•จ์ˆ˜ ์„ค๊ณ„ ์ž๋™ํ™”์˜ ๊ทผ๊ฑฐ ๋ฐ ์‹คํ˜„ ๊ฐ€๋Šฅ์„ฑ์„ ์ œ๊ณตํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
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308 ๋…ผ๋ฌธ์€ ํ™”ํ•™ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜์—์„œ์˜ ์ž์œจ ์—์ด์ „ํŠธ ์„ค๊ณ„์™€ ์˜ค์ผ€์ŠคํŠธ๋ ˆ์ด์…˜ ๋ฐฉ๋ฒ•๋ก ์„ ํ†ตํ•ด ArIA(3175)์˜ LLM ๊ธฐ๋ฐ˜ ์˜ค์ผ€์ŠคํŠธ๋ ˆ์ด์…˜์— ๊ธฐ์ˆ ์  ๊ด€์ ์„ ์ œ๊ณตํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
๋‹ค๋ฅธ ์ ‘๊ทผ
529๋ฒˆ ๋…ผ๋ฌธ์€ ์–‘์ž์„ผ์„œ์— ์ ์šฉ๋˜๋Š” LLM ํ˜‘์—… ํ”„๋ ˆ์ž„์›Œํฌ๋กœ ์ œ์•ฝ์ด ๋‹ค๋ฅด์ง€๋งŒ ์—์ด์ „ํ‹ฑ ์‹œ์Šคํ…œ์˜ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์‘์šฉ์„ ๋ณด์—ฌ์ค๋‹ˆ๋‹ค.
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308์ด ์–‘์žํ™”ํ•™ ์›Œํฌํ”Œ๋กœ์šฐ ์ž๋™ํ™”์— ์ดˆ์ ์„ ๋‘”๋‹ค๋ฉด, MMSCI(552)๋Š” ๋ฉ€ํ‹ฐ๋ชจ๋‹ฌ ํ•™์ œ๊ฐ„ ๊ณผํ•™ ๋ฌธ์ œ์—์„œ LLM ๊ธฐ๋ฐ˜ ์—์ด์ „ํŠธ์˜ ๋Šฅ๋ ฅ์„ ํ‰๊ฐ€ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
๋‹ค๋ฅธ ์ ‘๊ทผ
505 ๋…ผ๋ฌธ์€ LLM ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ ์œ ์ „์ž ๊ทœ์ œ ๋„คํŠธ์›Œํฌ ๋“ฑ ๋‹ค๋ฅธ ๊ณผํ•™ ๋„๋ฉ”์ธ์—์„œ agentic discovery๋ฅผ ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜๋Š” ๋Œ€์•ˆ์  ์˜ˆ์‹œ์ž…๋‹ˆ๋‹ค.
๋‹ค๋ฅธ ์ ‘๊ทผ
LLM ๊ธฐ๋ฐ˜ ๋‹ค์ค‘ ์—์ด์ „ํŠธ ํ”„๋ ˆ์ž„์›Œํฌ๋ฅผ ์œ ์ฒด์—ญํ•™(CFD)์— ์ ์šฉํ•œ ์˜ˆ์‹œ ๋…ผ๋ฌธ์œผ๋กœ, ๋‹ค์–‘ํ•œ ๊ณผํ•™ ๋ถ„์•ผ๋กœ ์‘์šฉ ํ™•์žฅ์„ฑ์„ ๋ณด์—ฌ์ค๋‹ˆ๋‹ค.
๋‹ค๋ฅธ ์ ‘๊ทผ
์‹คํ—˜์‹ค ์ž๋™ํ™”๋ฅผ ์œ„ํ•œ LLM ์—์ด์ „ํŠธ ํ”„๋ ˆ์ž„์›Œํฌ๋กœ k-agents์™€ ์œ ์‚ฌํ•œ ๋ชฉํ‘œ๋ฅผ ๊ฐ€์ง„๋‹ค.
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์‹คํ—˜์‹ค ์ž๋™ํ™”๋ฅผ ์œ„ํ•œ AI ์—์ด์ „ํŠธ ํ”„๋ ˆ์ž„์›Œํฌ์˜ ๊ด€๋ จ ์—ฐ๊ตฌ์ด๋‹ค.
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์˜๋ฃŒ ํ™˜๊ฒฝ์—์„œ์˜ LLM ์—์ด์ „ํŠธ ํ™œ์šฉ์„ ๋‹ค๋ฅธ ์‹œ๋‚˜๋ฆฌ์˜ค๋‚˜ ๋ฐฉ๋ฒ•์œผ๋กœ ๊ตฌํ˜„ํ•œ ์—ฐ๊ตฌ์ด๋‹ค.
๋‹ค๋ฅธ ์ ‘๊ทผ
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๋‹ค๋ฅธ ์ ‘๊ทผ
์‹œ๊ฐ ์ •๋ณด๋ฅผ ์ž…๋ ฅ์œผ๋กœ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” model-free ๊ฐ•ํ™”ํ•™์Šต ๊ธฐ๋ฐ˜ ์‹คํ—˜ ์ž๋™ํ™”์˜ ์œ ์‚ฌํ•œ ์ ‘๊ทผ๋ฒ•์ด๋‹ค
ํ›„์† ์—ฐ๊ตฌ
LLM์„ ํ†ตํ•œ ์–‘์ž ์‹คํ—˜ ์„ค๊ณ„ ๋ฐ ์‹คํ–‰ ์ž๋™ํ™”์—์„œ ๋ฉ”ํƒ€-์‹คํ—˜ ์„ค๊ณ„๊นŒ์ง€ ํ™•์žฅํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
ํ›„์† ์—ฐ๊ตฌ
735๋ฒˆ ๋…ผ๋ฌธ์€ ๋ถ„์ž/๋ฌผ์งˆ ์˜์—ญ์—์„œ LLM์˜ ๋‹ค์–‘ํ•œ ๋„๊ตฌ ํ™œ์šฉ์„ ์ž๋™ํ™”ํ•˜์—ฌ, 308๋ฒˆ์˜ ์‹คํ—˜์ง€ํ–ฅ ์—์ด์ „ํŠธ ๊ฐœ๋…์„ ํ™•์žฅํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
ํ›„์† ์—ฐ๊ตฌ
์‹คํ—˜์‹ค ์ž๋™ํ™”๋ฅผ ์œ„ํ•œ ๋ฉ€ํ‹ฐ๋ชจ๋‹ฌ ์ถ”๋ก  ์—์ด์ „ํŠธ ์‹œ์Šคํ…œ์„ ํ™•์žฅํ•˜๋Š” ์—ฐ๊ตฌ์ด๋‹ค
์‘์šฉ ์‚ฌ๋ก€
El Agente์˜ ์–‘์žํ™”ํ•™ ์‹คํ—˜ ์›Œํฌํ”Œ๋กœ์šฐ์™€ ๊ฒฐํ•ฉํ•˜์—ฌ ์‹ค์งˆ์ ์ธ ์–‘์ž ์‹คํ—˜ ์„ค๊ณ„ ์ž๋™ํ™” ์‚ฌ๋ก€๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์ค๋‹ˆ๋‹ค.
์‘์šฉ ์‚ฌ๋ก€
El Agente์˜ ํ”„๋ ˆ์ž„์›Œํฌ๋Š” MatPilot๊ณผ ๊ฐ™์ด LLM ๊ธฐ๋ฐ˜์˜ ๋‹ค์–‘ํ•œ ๊ณผํ•™ ๋ถ„์•ผ(์˜ˆ: ์†Œ์žฌ) ์ž๋™ํ™” ์‹œ์Šคํ…œ์— ์‘์šฉยทํ™•์žฅ๋  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.
← ๋ชฉ๋ก์œผ๋กœ ๋Œ์•„๊ฐ€๊ธฐ

๐ŸŽง Audio Overview

์ด ๋…ผ๋ฌธ ๋ฆฌ๋ทฐ๋ฅผ ํŒŸ์บ์ŠคํŠธํ˜• ์˜ค๋””์˜ค๋กœ ์ƒ์„ฑํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. (Gemini ยท ํ‚ค๋Š” ๋ธŒ๋ผ์šฐ์ €์—๋งŒ ์ €์žฅ ยท ์™„์„ฑ๋ณธ์€ ์ด๋ฉ”์ผ๋กœ๋„ ์ „์†ก)
โ–ธ ๊ณ ๊ธ‰: ๊ตฌ์„ฑ ๋ฐฉํ–ฅ(๋Œ€๋ณธ ์ž‘์„ฑ ์ง€์นจ) ์ง์ ‘ ์ˆ˜์ •