Od dwóch wieków chemicy poznają cząsteczki chemiczne i zachodzące między nimi reakcje. Danych uzbierało się naprawdę wiele: współczesne bazy zawierają opisy ok. 10 mln cząsteczek i ok. 7 mln reakcji. To potężne źródło wiedzy. Jeszcze niedawno chemik, próbujący wyprodukować nowy związek, musiał poruszać się po omacku, eksperymentować, często bez powodzenia. Dziś po prostu sięga do baz danych i na ich podstawie tak projektuje syntezę związku, aby zaczynała się od substancji tanich i łatwo dostępnych na rynku.
Nic nie jest jednak tak proste, jak się wydaje na pierwszy rzut oka. Podczas syntezy nowych związków praktycznie nie zdarza się, by zgromadzone substraty dawały pożądany produkt od razu – w jednym kroku. Zwykle etapów pośrednich jest kilka, niekiedy kilkanaście, bywa jednak, że i kilkadziesiąt. Na dodatek związki otrzymywane na każdym z nich daje się wytworzyć przynajmniej paroma sposobami. W praktyce liczba dróg przeprowadzenia nawet najprostszych, kilkuetapowych syntez sięga z tego powodu trylionów.
W tym gąszczu możliwości chemicy poruszają się „na czuja”: na każdym etapie wybierają tę reakcję, która wydaje im się najwłaściwsza. Lecz optymalizowanie poszczególnych kroków nie musi prowadzić do najlepszej drogi syntezy! Można przecież sobie wyobrazić, że w którymś kroku lepiej otrzymać związek pozornie nieoptymalny, lecz taki, który dopiero kilka kroków później znacząco uprości dalsze reakcje. Jak więc znaleźć najprostszą, najbardziej efektywną ścieżkę syntezy – lub np. najtańszą?
Dokąd prowadzą mosty Królewca?
Niebagatelną rolę w rozwiązaniu problemu odegrały.