Научният свят е в постоянен процес на развитие, като непрекъснато ни изненадва с иновации, променящи нашето виждане на света и отварящи врати към неизследваното. В този динамичен процес, изкуственият интелект заема ключово място. Той води до революционни промени в начина, по който разбираме протеините, отваряйки възможности за научни открития и технологични иновации.
AlphaFold: Разгадаване на Структурата на Протеините
Една иновация, която привлече особено внимание на технологичнта общност и медиите през последните години, е AlphaFold – революционен инструмент, разработен в лабораториите на Google DeepMind.
През 2021 г., този инструмент реши един от най-заплетените научни проблеми, с който учените се бореха почти цяло столетие – определянето на тримерната структура на протеините чрез тяхната аминокиселинна последователност.
Впечатляващото в този успех е, че AlphaFold успя да определи структурите на всичките 200 милиона протеина, известни на човечеството, и то за изключително кратък период от време.
Демис Хасабис, един от създателите на DeepMind, заяви, че с традиционни методи това би отнело около 1 милиард години, докато изкуственият интелект го постигна само за няколко месеца. Този изключителен напредък в науката не само подчертава потенциала на изкуствения интелект, но и поставя нов стандарт в биологичните изследвания. Но какво означава това за научната общност?
Протеините играят ключова роля във функционирането на всички живи организми. Те участват във всяка клетъчна функция – от транспорта на кислород в кръвта до борбата с инфекции. Разбирането на тяхната структура е от съществено значение за разбирането на тяхната функция и за разработването на нови лекарства и терапии.
Работите на сляпо, ако не знаете как изглежда протеинът. Ако искате да модифицирате протеин, например с лекарство, всичко е много по-ясно, когато имате структурата
-споделя Катрин Тунясувунакул, научен изследовател в DeepMind, която беше част от екипа, създал AlphaFold.
Genie: Революционен модел на изкуствен интелект за дизайн на протеини
AlphaFold постави началото на нова ера в биологичните изследвания, и вдъхнови множество учени да открият потенциала на изкуствения интелект в областта на молекулярната биология.
Един от тях, Мохамед АлКураиши от Колумбийския университет в Ню Йорк, въвежда революционен модел, наречен Genie. Този генеративен модел на изкуствен интелект, не просто предсказва структурата на протеините, но и създава напълно нови, които досега не са съществували в природата.
Ако можеш да решиш проблема със сгъването на протеините, защо да не създадеш напълно нови протеини?
– задава въпросът АлКураиши.
АлКураиши и неговият екип са разработили Genie, като са съчетали методиката на AlphaFold с генеративните техники, характерни за алгоритми като MidJourney. Този подход напомня начина, по който изкуствен интелект се обучава да създава изображения на човешки лица: започвайки от основни черти и преминавайки към детайлите.
При протеините, Genie първо анализира взаимодействията между аминокиселините, след което предсказва атомните структури на нови протеини.
И докато някои алгоритми измислят изображения на измислени лица, Genie изработва модели на протеини, които до момента са били неизвестни за науката.
Цифровите протеини: Pеволюция в науката
Светът на науката може да бъде коренно променен от новото поколение AI инструменти, и според Тунясувунакул, Genie представлява именно такава революционна промяна.
Генеративните инструменти за проектиране на протеини създават връзка между структурната организация и функционалната роля на протеините. Те дават възможност на научния свят да разкрие тайните, стоящи зад комплексни процеси, като например натрупването на възли от тау протеини в невроните – процес, водещ до развитието на болестта Алцхаймер.
Използването на генеративни инструменти за дизайн на протеини открива нови перспективи в изследването на сложните протеинови взаимодействия. Те не само разкриват причинно-следствени връзки, но също така предлагат потенциални терапевтични стратегии, както и ни отвеждат до разбирането на древни биологични мистерии.
С помощта на изкуствения интелект можем да разгадаем еволюционната история на протеиновите структури през последните 4 милиарда години
– АлКураиши.
Изследванията на протеиновите структури преобразуват нашето разбиране за биологичните процеси на клетъчно ниво. Разработването на лекарства изисква дълбоко разбиране за протеините, към които те се целят.
Когато проектирате лекарство, много е полезно да знаете структурата на протеина. Тя ни показва как лекарството се свързва с протеиновите мишени и как се държи по време на взаимодействието
– подчерта АлКураиши.
АлКураиши е оптимистичен относно потенциала на AI да преобрази медицината. Въпреки това, той счита, че някои от най-бързите приложения на AI ще се проявят в области като енергетиката, околната среда и селскостопанството.
Можем да създаваме нови ензими, които разграждат замърсители и пластмаси. Очаквам по-бърз ефект тук, защото регулативните бариери са по-ниски.
Преобразяване на Биологията чрез Изкуствен Интелект: Предизвикателства и Възможности за Бъдещето
Текущите AI решения, като AlphaFold и Genie, имат своите ограничения, но вече се работи усилено за преодоляването им.
Докато можем да моделираме статични протеинови структури, протеините в природата са много по-динамични. Тази динамика все още е извън обхвата на съществуващите AI инструменти. Работим усилено, за да намерим решение и на този проблем
– споделя Мохамед АлКураиши.
Този анализ подчертава важността на изкуствения интелект в биологичните изследвания и потенциала му да преобрази медицината, енергетиката, околната среда и селскостопанството. Създаването на нови инструменти и методики може да бъде стъпка към създаване на по-прогресивно и устойчиво бъдеще, в което изкуственият интелект служи на човечеството, а не го застрашава.
Целта на AIBulgaria.com е да предоставя актуална и стойностна информация от света на изкуствения интелект (AI). Последвайте ни в социалните мрежи – Facebook, Instagram, Twitter и LinkedIn. Също така, може да се присъедините към нашия Discord сървър!