بيسكاتواي ، نيوجيرسي – لا يوجد اختراع يمثل ذكاء وإبداع البشرية مثل الكمبيوتر. أعجوبة العصر الحديث ، تنبأت روايات خيال علمي لا حصر لها بالصراع الحتمي في المستقبل: الإنسان مقابل الآلة. الآن ، وفقًا للباحثين في جامعة روتجرز ، تبدو الآلات بالفعل متفوقة على البشرية عندما يتعلق الأمر بمسألة علمية واحدة على الأقل.
أمضى الأستاذ في جامعة روتجرز فيكاس ناندا عقدين من الزمن يدرس بدقة تعقيد البروتينات ، وهي أكثر المواد تعقيدًا في جميع الكائنات الحية. لقد كرس حياته المهنية للتفكير وفهم الأنماط الفريدة للأحماض الأمينية التي تتكون منها البروتينات ، مثل الهيموجلوبين والكولاجين. بالإضافة إلى ذلك ، أ.د. تتحد بعض البروتينات لتكوين مواد أكثر تعقيدًا.
لذلك عندما شرع مؤلفو الدراسة في اختبار القدرات التنبؤية للإنسان – أي شخص لديه فهم عميق وبديهي لتصميم البروتين والتجميع الذاتي – برنامج كمبيوتر AIجعل البروفيسور ناندا مشاركًا مثاليًا.
أراد مؤلفو الدراسة معرفة من ، أو ماذا ، يمكن للبروفيسور ناندا وآخرون أن يفعلوا بشكل أفضل في توقع تسلسل البروتين الذي يمكن أن يصنع أكثر نجاحًا – الإنسان أو الكمبيوتر. تشير النتائج المنشورة إلى اقتراب المعركة الذكية ، لكن برنامج الذكاء الاصطناعي تغلب على البشر بهامش ضئيل.
ما الذي يمكن أن يستخدمه العلماء للتجميع الذاتي للبروتين؟
يستثمر الطب الحديث بكثافة في التجميع الذاتي للبروتين ، حيث يعتقد العديد من العلماء أن الفهم الشامل لهذه العملية سيؤدي إلى العديد من المنتجات الثورية للتطبيقات الطبية والصناعية. الأنسجة البشرية الاصطناعية للجروح أو محفزات للمنتجات الكيماوية الجديدة.
يقول ناندا ، الأستاذ في قسم الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية في روتجرز روبرت وود جونسون: “على الرغم من خبرتنا الواسعة ، كان أداء الذكاء الاصطناعي جيدًا أو أفضل في العديد من مجموعات البيانات ، مما يدل على الإمكانات الهائلة للتعلم الآلي للتغلب على التحيز البشري” في الطب. المدرسة أ منشورات الجامعة.
البروتينات وفيرة أحماض أمينية، تم دمجهما معًا في النهاية. يتم طي سلاسل الأحماض الأمينية هذه لتشكيل جزيئات ثلاثية الأبعاد ذات أشكال معقدة. الشكل الصحيح مهم ؛ يحدد الشكل الدقيق لكل بروتين والأحماض الأمينية التي يحتوي عليها ما يفعله. يواصل بعض العلماء ، بمن فيهم البروفيسور ناندا ، الانخراط في ما يُعرف باسم “تصميم البروتين” ، والذي يتضمن إنشاء تسلسلات تنتج بروتينات جديدة.
في الآونة الأخيرة ، صمم البروفيسور ناندا وفريق من الباحثين بروتينًا صناعيًا قادرًا على الكشف السريع عن عامل الأعصاب القاتل المسمى VX. يمكن أن يؤدي هذا البروتين إلى تطوير أجهزة استشعار حيوية وعلاجات جديدة.
لأسباب لا تزال غير معروفة للعلم الحديث ، تتجمع البروتينات ذاتيًا مع بروتينات أخرى لتشكيل بنى فوقية مهمة في علم الأحياء. يبدو أحيانًا أن البروتينات تتبع نمطًا عندما تتجمع ذاتيًا في الغلاف الخارجي الواقي للفيروس (القفيصة). ومع ذلك ، في حالات أخرى ، عندما يحدث خطأ ما ، تتجمع البروتينات ذاتيًا وتشكل في النهاية هياكل بيولوجية قاتلة مرتبطة بالمرض. مرض الزهايمر خلية منجلية.
ويضيف البروفيسور ناندا: “يعد فهم التجميع الذاتي للبروتين أمرًا أساسيًا لإحراز تقدم في العديد من المجالات ، بما في ذلك الطب والصناعة”.
كيف عمل مشروع الذكاء الاصطناعي؟
خلال التجربة قام أ.د. أخذ ناندا وخمسة من زملائه الآخرين قائمة بالبروتينات وكان عليهم التنبؤ بالبروتينات التي ستجمع ذاتيًا. قام برنامج كمبيوتر بعمل نفس التوقعات ، ثم قارن الباحثون الإجابات الإنسان والآلة.
قدم المشاركون البشريون توقعاتهم بناءً على ملاحظاتهم التجريبية السابقة عن البروتين ، مثل أنماط الشحنات الكهربائية ودرجة تنافر الماء. انتهى الأمر بالبشر إلى توقع 11 بروتينًا تتجمع ذاتيًا. في غضون ذلك ، اختار برنامج الكمبيوتر تسعة بروتينات من خلال نظام التعلم الآلي المتقدم.
من بين 11 بروتينًا اختارها الخبراء البشريون ، كان ستة منها صحيحًا. برنامج الحاسب تم الحصول على نسبة دقة أعلىيمكنه في الواقع أن يتجمع ذاتيًا مع ستة من البروتينات التسعة.
يوضح مؤلفو الدراسة أن المشاركين من البشر اعتبروا أن بعض الأحماض الأمينية “مواتية” على غيرها ، مما أدى إلى تنبؤات غير صحيحة. حدد برنامج الذكاء الاصطناعي أيضًا بشكل صحيح بعض البروتينات التي ليس لها “خيارات واضحة” للتجميع الذاتي ، مما فتح الباب لمزيد من البحث. يعترف البروفيسور ناندا بأنه كان في السابق متشككًا في التعلم الآلي لتحقيقات تجميع البروتين ، لكنه الآن أكثر انفتاحًا على هذه التقنية.
ويخلص إلى أن “نحن نعمل على اكتساب فهم أساسي لكيمياء التفاعلات التي تؤدي إلى التجميع الذاتي ، لذلك كنت قلقًا من أن استخدام هذه المخططات من شأنه أن يحجب الرؤى المهمة”. “لكن ما بدأت أفهمه حقًا هو أن التعلم الآلي هو مجرد أداة أخرى مثل أي أداة أخرى.”
ال دراسة نشرت في المجلة كيمياء طبيعية.
