Аннотация:
Microsoft Research недавно официально выпустила исследовательскую систему искусственного интеллекта под названием Quine, назвав ее «моделью биологического мира» для области наук о жизни. Система создана, чтобы помочь ученым понять сложные биологические механизмы, ускорить процесс открытия лекарств и способствовать прорывам в исследованиях основных заболеваний, таких как рак.
Microsoft заявила, что в течение последних нескольких десятилетий компания продолжала инвестировать в исследования в области вычислительной биологии, включая иммунологию, вирусологию, геномику, биомедицинскую визуализацию, клеточную биологию и белковую инженерию. Поскольку исследования в области наук о жизни становятся все более сложными, традиционные модели часто могут обрабатывать данные только в одной области, в то время как реальные биологические системы включают взаимодействия на нескольких уровнях, таких как гены, белки, клетки и ткани. Поэтому исследовательская группа хотела создать систему, которая могла бы выполнять логические выводы в разных масштабах и типах данных.
Quine состоит из двух основных частей. Одной из них является модель биологического мира, которую можно совместно обучать на нескольких типах данных, таких как геномы, белки, химические молекулы, РНК, состояния клеток и биологические изображения, чтобы создать единую структуру представления знаний. Вторая — это интерактивная исследовательская платформа, которая объединяет научную литературу, экспериментальные инструменты, модели рассуждения, лаборатории и самих научных исследователей, образуя полный замкнутый цикл научных исследований.
В Microsoft считают, что Quine используется не для замены экспериментов, а для того, чтобы помочь ученым проверить и определить приоритеты потенциальных направлений исследований, прежде чем инвестировать дорогостоящие и трудоемкие экспериментальные ресурсы. Система может прогнозировать вероятное воздействие вмешательства на основе существующих знаний, тем самым повышая эффективность планирования эксперимента.
Куайн используется для изучения аденокарциномы протоков поджелудочной железы в рамках совместного исследования с Институтом Броуда Гарвардского университета и Массачусетским технологическим институтом. Исследовательская группа стремилась проверить давнюю гипотезу о том, что на поведение опухоли и реакцию на лекарства влияют не только генетические факторы, но и изменения в клеточном состоянии.
С помощью Quine исследователи проанализировали и ранжировали тысячи соединений-кандидатов, чтобы найти те, которые с наибольшей вероятностью подтолкнут опухолевые клетки к более благоприятному терапевтическому состоянию. Последующая лабораторная проверка показала, что высокоприоритетные соединения-кандидаты, выбранные системой, действительно дали наиболее значительные ожидаемые эффекты.
Microsoft сообщила, что работа по комплексному скринингу и проверке, которая в прошлом могла занять месяцы, была завершена всего за один уик-энд с помощью Quine, от скрининга до экспериментальной проверки, что значительно сократило цикл исследований и снизило затраты на исследования и разработки.
В процессе исследования также произошло неожиданное открытие. В дополнение к проверке существующих гипотез Куайн предсказал, что некоторые из соединений будут переводить раковые клетки в третье клеточное состояние, на которое ранее не обращали внимания, и последующие экспериментальные результаты подтвердили это предсказание. Исследователи полагают, что это показывает, что искусственный интеллект может не только ускорить экспериментальный процесс, но и потенциально помочь ученым открыть новые биологические законы.
В то же время Microsoft запустила исследовательскую программу Quine Fellows, приглашая исследователей в области наук о жизни и медицины принять участие в использовании этой системы и предоставить обратную связь команде Microsoft. Компания надеется продолжать совершенствовать возможности модели посредством реальных сценариев научных исследований и исследовать более практические направления применения.
Microsoft подчеркивает, что Quine по-прежнему представляет собой экспериментальную научно-исследовательскую технологию, предназначенную только для исследовательских целей и не пригодную для клинической диагностики или принятия медицинских решений. Выводы, сделанные системой, должны быть проверены профессиональными исследователями и проверены с помощью реальных экспериментов, прежде чем они могут быть приняты. По мере развития технологии в будущем Microsoft планирует постепенно расширять сферу использования связанных технологий с помощью таких платформ, как Microsoft Discovery.
Поскольку искусственный интеллект все более активно участвует в научных исследованиях, Microsoft полагает, что такие системы, как Quine, станут важной частью будущей инфраструктуры научных исследований. Тесно интегрируя вычислительные рассуждения с экспериментальной проверкой, ученые смогут быстрее завершить весь процесс — от постановки вопросов до совершения открытий, тем самым ускоряя разработку новых лекарств и инновации в области медико-биологических наук.
Подробнее:
https://www.microsoft.com/en-us/research/blog/introducing-quine-an-ai-research-system-designed-for-the-complexity-of-biology/
Комментарии