ИИ ще помогне за създаването на виртуални човешки клетки за изследвания: “90% изчисления вместо 90% експерименти“

Биолозите в момента търсят начини да използват изкуствен интелект, за да създават виртуални човешки клетки като алтернатива на сложните компютърни модели.

По-специално, един от ръководителите на изследователския проект Chan Zuckerberg Initiative в Редууд Сити, Калифорния, Стивън Куейк, отбелязва, че целта е да се създадат изчислителни инструменти за прехода на клетъчната биология от 90% експерименти към 90% изчисления. В момента моделите с изкуствен интелект са способни да обработват и генерират информация, чието експериментално потвърждаване може да отнеме седмици и по-специално моделирането на реакциите на раковите клетки към определени лекарства. 

„Това ще бъде много мощен инструмент за разбиране на това, което не е наред при лечението на болести. Ще позволи на учените да експериментират с виртуални клетки, за да потвърдят прогнозите си“ — обяснява Стивън Куейк. 

Усилията за създаване на виртуални клетки вече са привлекли широк интерес сред изследователите. Инициативата Chan Zuckerberg Initiative през следващите 10 години планира да инвестира стотици милиони долари в създаването на виртуални клетки.

Междувременно, изпълнителният директор на Google DeepMind, Демис Хасабис, потвърди по-рано тази година, че компанията му също работи по проект за разработване на виртуални клетки. Подобен проект има и в Швеция, където учени от лабораторията Science for Life работят върху собствен модел на виртуална клетка, наречен Alpha Cell, който планират да пуснат в експлоатация още през 2026 г. 

Някои учени обаче отбелязват, че бързането за създаване на виртуални клетки предизвиква много шум и на практика няма ясен успех или конкретни резултати. Биолозите използват компютърни модели, за да предсказват поведението на клетките от десетилетия. През 2012 г. учените създадоха първия изчислителен модел на цяла клетка, картографирайки вътрешните механизми на бактерията Mycoplasma genitalium, която има само 525 гена.

Настоящият подход за разработване на виртуални клетки използва напредъка в изкуствения интелект, за да генерира по-сложни клетъчни механизми. Ранните опити за създаване на виртуални клетки разчитаха на един-единствен тип данни, получени експериментално чрез секвениране на всички РНК молекули в отделните клетки. Тези данни формираха основата за каталогизиране на генната активност и записване на текущите състояния на клетките с един поглед. 

Каталозите се използват за създаване на атласи, които картографират различните видове клетки в човешкото тяло. Сега изследователите използват тези набори от данни, за да създават виртуални клетки с помощта на изкуствен интелект. Chan Zuckerberg Initiative планира да публикува данни за около 1 милиард клетки. По-специално, Институтът Arc наскоро пусна първия виртуален клетъчен модел, наречен State.

Междувременно някои изследователи отбелязват, че подобни модели все още не са достатъчно мощни, за да правят ясни прогнози, които могат да се използват извън данните, върху които са били обучени. Повечето изследователи смятат, че виртуалните клетъчни модели трябва да включват и други видове данни, включително изображения, направени с оптични и електронни микроскопи. Такива данни ще позволят на моделите, базирани на изкуствен интелект, да разберат как различните компоненти вътре в клетките взаимодействат помежду си и как самите клетки се променят с течение на времето.

Освен това, все още няма ясно определение за виртуални клетки, тъй като самата концепция може да включва различни неща в зависимост от нуждите на отделните хора. Учените обаче очакват, че наистина ефективни модели на изкуствен интелект, които ще контролират виртуалните клетки, може да се появят в близко бъдеще.