هوش مصنوعی وارد مرحله تازه‌ای از کشف‌های زیستی شد

هوش مصنوعی شرکت آنتروپیک در جریان بررسی میلیون‌ها توالی DNA موفق شد یک سامانه زیستی ناشناخته را شناسایی کند؛ سامانه‌ای که در باکتریوفاژها یافت شده و پژوهشگران هنوز عملکرد دقیق آن را نمی‌دانند.

به گزارش انرژی گویا، شرکت آنتروپیک تنها یک هفته پس از تأیید فعالیت آزمایشگاه زیست‌شناسی خود، از نخستین دستاورد مهم این پروژه خبر داده است؛ کشفی که نشان می‌دهد مدل‌های هوش مصنوعی می‌توانند فراتر از تحلیل داده‌های زیستی عمل کنند و در شناسایی ساختارهای ناشناخته و ارائه فرضیه‌های قابل بررسی در آزمایشگاه نقش داشته باشند.

در این پروژه، مدل هوش مصنوعی کلود حجم گسترده‌ای از داده‌های مربوط به توالی‌های DNA را بررسی کرد تا خانواده‌هایی از پروتئین‌ها را که عملکرد آنها هنوز مشخص نیست، شناسایی کند. به گفته آنتروپیک، حدود ۹۵۰ عامل کلود طی ۲۱ ساعت و با پردازش ۲۱۰ میلیون توکن، داده‌های زیستی را مورد بررسی قرار دادند.

کشف سامانه زیستی ART

نتیجه این فرایند، شناسایی سامانه‌ای بود که پژوهشگران آن را «رونوشت‌بردارهای معکوس وابسته به آرایه» یا ART نام‌گذاری کرده‌اند.

این سامانه در باکتریوفاژها، یعنی ویروس‌هایی که باکتری‌ها را آلوده می‌کنند، مشاهده شده و از سه بخش اصلی تشکیل شده است؛ یک آنزیم رونوشت‌بردار معکوس، یک ژن مجاور و مجموعه‌ای طولانی از توالی‌های تکرارشونده DNA.

ساختار بخش تکرارشونده ART از نظر آرایش شباهت‌هایی به آرایه‌های موجود در سامانه‌های کریسپر دارد، اما عملکرد دقیق این سامانه همچنان مشخص نیست و تحقیقات برای شناسایی سازوکار آن ادامه دارد.

 نقش عامل‌های هوش مصنوعی در کشف جدید

عامل‌های هوش مصنوعی در مرحله نخست بیش از ۲۰۰ هزار رونوشت‌بردار معکوس را جمع‌آوری کردند. پس از بررسی این داده‌ها، حدود ۳۵۰۰ سامانه به عنوان گزینه‌های قابل بررسی شناسایی شد و در نهایت ۲۰ مورد برای مطالعه عمیق‌تر انتخاب شدند.

در جریان این بررسی‌ها، یکی از عامل‌های هوش مصنوعی هنگام تحلیل DNA مجاور یک رونوشت‌بردار معکوس، متوجه یک الگوی تکرارشونده شد که پیش از آن به عنوان بخشی از یک سامانه شناخته نشده بود.

پس از شناسایی این ساختار، پژوهشگران یافته به‌دست‌آمده را در آزمایشگاه بررسی کردند. نتایج اولیه نشان داد آرایه DNA موجود در ART به مجموعه‌ای از RNAهای کوتاه تبدیل می‌شود؛ یافته‌ای که می‌تواند سرنخ‌هایی درباره عملکرد این سامانه در اختیار پژوهشگران قرار دهد.

با این حال، آنتروپیک تأکید کرده است که هنوز نمی‌توان عملکرد اصلی ART را مشخص‌شده دانست و آزمایش‌های بیشتری برای درک سازوکار آن مورد نیاز است.

بنابراین، ART در شرایط فعلی یک سامانه زیستی جدید و قابل توجه است و هنوز نمی‌توان آن را یک فناوری آماده برای ویرایش ژن دانست.

 ارتباط سامانه ART با کریسپر

شباهت‌هایی که میان ART و سامانه‌های کریسپر دیده شده، یکی از دلایل اهمیت این کشف است. سامانه کریسپر نیز در ابتدا به شکل الگوهایی غیرمعمول در DNA باکتری‌ها مورد توجه قرار گرفت و بعدها مشخص شد که بخشی از سازوکار دفاعی باکتری‌ها در برابر ویروس‌هاست.

به همین دلیل، شناسایی ساختارهای مشابه در طبیعت می‌تواند مسیرهای جدیدی را برای تحقیقات زیستی و زیست‌فناوری ایجاد کند؛ هرچند مشخص شدن قابلیت‌های کاربردی ART به تحقیقات بیشتری نیاز دارد.

فِنگ ژانگ، از پژوهشگران شناخته‌شده حوزه ویرایش ژن مبتنی بر کریسپر، نیز این کشف را نمونه‌ای از ظرفیت عامل‌های هوش مصنوعی برای کمک به پژوهش‌های زیستی دانسته و بر اهمیت بررسی بیشتر آرایه‌های تکراری RNA در کنار رونوشت‌بردارهای معکوس تأکید کرده است.

 آزمایشگاه زیستی آنتروپیک چگونه فعالیت می‌کند؟

آنتروپیک این پروژه را بخشی از برنامه گسترده‌تر خود برای استفاده از هوش مصنوعی در علوم زیستی معرفی کرده است. آزمایشگاه این شرکت در منطقه خلیج سان‌فرانسیسکو فعالیت دارد و طبق اعلام آنتروپیک، آزمایش‌های آن در سطوح پایین ایمنی زیستی انجام می‌شود و پژوهشگران این مجموعه با عوامل بیماری‌زای انسانی کار نمی‌کنند.

در این فرایند، اجرای آزمایش‌های فیزیکی همچنان بر عهده دانشمندان انسانی است و کلود بیشتر برای تحلیل حجم بالای داده‌ها، تولید فرضیه و کمک به تفسیر نتایج مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آنتروپیک پیش‌تر نیز هدف خود را استفاده از هوش مصنوعی برای سرعت بخشیدن به تحقیقات زیستی و کمک به حل مسائل پیچیده پزشکی عنوان کرده بود. این شرکت همچنین یک آزمایشگاه فیزیکی راه‌اندازی کرده است تا بتواند در کنار شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای، فرضیه‌های تولیدشده توسط مدل‌های هوش مصنوعی را در دنیای واقعی آزمایش کند.