ومن المثير للدهشة، أنه اتضح الآن أن الذكاء الاصطناعي الذي "يرسم"، مثل دالي، يمكنه دفع عالم العلوم إلى الأمام.
نسمع بانتظام أخبارًا عن محركات الذكاء الاصطناعي الجديدة لإنشاء النصوص والرسومات، ولكن من السهل أن ننسى أن الذكاء الاصطناعي لديه إمكانات أكبر: خلق المعرفة العلمية وتطوير تقنيات جديدة. ومن المثير للدهشة أنه تبين الآن أن "رسم" الذكاء الاصطناعي على وجه التحديد، مثل دالي، يمكن أن يدفع عالم العلوم إلى الأمام.
بدأ مختبران للتكنولوجيا الحيوية مؤخرًا في استخدام الذكاء الاصطناعي "الرسم" لإنتاج مخططات ورسوم بيانية لبروتينات جديدة لم تكن موجودة في الطبيعة من قبل. وفي أحد المختبرات، واصل الباحثون إنتاج البروتين الجديد، وأظهروا أنه قادر على أداء المهمة التي حددوها له، بشكل أفضل من أي بروتين آخر تم تصميمه حتى الآن. وبالطبع أطلق كل من المختبرين برنامجًا يسمح لأي شخص برسم بروتينات المستقبل.
لكن ماذا يعني كل هذا؟
لنبدأ، بالطبع، في البداية.
البروتينات هي واحدة من أهم اللبنات الأساسية للجسم. يتم استخدامهما كمواد بناء ويعملان حرفيًا كآلات داخل الجسم: فهما يكسران الطعام، ويساعدان في إنتاج الطاقة في الخلية، ويسمحان للخلايا بالحفاظ على بنية صلبة ويلعبان عمومًا دورًا في كل إجراء ممكن. في الخلية. تسمح البروتينات أيضًا للخلايا بالتفاعل و"التحدث" مع بعضها البعض، لأن المستقبلات الموجودة على سطح الخلية مصنوعة من البروتينات. وبالطبع، تستخدم الفيروسات أيضًا البروتينات للالتصاق بالخلايا وغزوها، وتطلق البكتيريا بروتيناتها الضارة التي تلحق الضرر بالخلايا.
فلا عجب أن يركز مطورو الأدوية أولاً وقبل كل شيء على البروتينات عندما يريدون العثور على علاج لأي مرض. وفي بعض الحالات، يحددون البروتين الذي يسبب المرض، ثم يحاولون اختراع بروتين خاص بهم يصطاد الآفة الصغيرة ويصيبها بالشلل. وفي حالات أخرى، يحاولون العثور على بروتين يمكنه قتل البكتيريا أو الفيروسات، أو ربما يتصل بالخلايا السرطانية ويرسل إشارة إلى الجهاز المناعي الذي سيأتي للقضاء عليها. ومع ذلك، يُنظر إلى البروتينات على أنها حل محتمل لعدد لا يحصى من الأمراض.
هناك مشكلة واحدة فقط: من الصعب جدًا تصميم بروتينات جديدة.
تتكون البروتينات البشرية في حد ذاتها من مجموعة من كتل الليغو: عشرين نوعًا مختلفًا من الأحماض الأمينية التي يمكن أن تتصل ببعضها البعض لتشكل شريطًا طويلًا، والذي يحتوي أحيانًا على عشرات الآلاف من هذه الكتل البنائية. بعد أن تتشكل الخصلة، فإنها تبدأ على الفور في الالتفاف حول نفسها: تجذب الأحماض المختلفة الأحماض الأخرى البعيدة عنها، وتتنافر مع بعضها البعض، وتشكل الروابط وتكسرها. وفي نهاية عملية الطي هذه، يتم الحصول على الآلة النهائية ثلاثية الأبعاد، وهي البروتين. كل هذا يحدث في الخلايا كل دقيقة، ولكن لفهم كيفية إنشاء هذه الآلات مسبقًا، ما زلنا بحاجة إلى أجهزة كمبيوتر فائقة السرعة - وحتى هذه لم تكن كافية لحل مشكلة طي البروتينات الأكثر تعقيدًا.
ثم جاء دالي.
Dall - Dall-E - هو محرك ذكاء اصطناعي يستخدم لإنشاء الصور والرسومات. إنه يعمل بطريقة غريبة جدًا: فهو يأخذ "ضوضاء" بيضاء عشوائية، وينظفها ويصفيها تدريجيًا، حتى يتم ترك الصورة التي تتوافق مع رغبة المستخدم. ولا عجب أن أحد المحركات المشابهة التي تعمل بنفس الطريقة يسمى Stable Diffusion. تتبدد الفوضى ويتم الحصول على صورة مستقرة.
أطلق مختبران للتكنولوجيا الحيوية ذكاءً اصطناعيًا يعمل على مبدأ مماثل لبروتينات "الرسم". كلاهما يبدأ من حالة من الاضطراب الشديد، عن طريق تحطيم الروابط بين الأحماض الأمينية التي تشكل البروتين. بعد التفكيك، تحاول البرامج إعادة تجميعها في بروتين في تكوين نهائي معين يحدده المستخدم.
يحتاج البشر إلى أشهر وحتى سنوات لتصميم بروتين جديد. من ناحية أخرى، فإن الذكاء الاصطناعي الجديد قادر على القيام بذلك على الفور تقريبًا. ولإثبات قدرتها الحركية، اختار أحد المختبرات - Generate Biomedicines - إنتاج بروتينات على شكل جميع الحروف الـ 26 للأبجدية اللاتينية. لماذا؟ لماذا لا. عندما يكون من السهل جدًا إنتاج بروتين جديد، فلا يوجد سبب للتراجع.
ومع ذلك، لا بد من الاعتراف بأن البروتينات في شكل حروف أبجدية لن تغير عالم الصحة صباح الغد. لكن من الواضح للجميع أن هذا مجرد عرض للقدرات. الذكاء الاصطناعي الذي يستطيع اليوم إنتاج بروتين على شكل حرف A، سيتمكن صباح الغد أيضًا من إنتاج بروتين يلتصق بالفيروسات ويشلها، أو بروتين يتعرف على الخلايا السرطانية ويستهدفها، أو بروتين يتعرف على الخلايا السرطانية ويستهدفها. البروتين الذي يلتصق بالدهون الموجودة في الشرايين ويساعد على تكسيرها. وسيكون الذكاء الاصطناعي قادرًا على رسم كل هذه الأشياء لنا.
لكن من يضمن لنا أن البروتينات الجميلة التي سترسمها، يمكننا بالفعل صنعها في المختبر؟
عند هذه النقطة، ظهر ذكاء اصطناعي آخر، والذي قام الباحثون بتشغيله بناءً على المخططات الجميلة للذكاء الأول. كان من المفترض أن يحدد الذكاء الثاني ما إذا كان من الممكن حقًا إنشاء بروتينات مبتكرة في المختبر - وقد حدد أنه من بين جميع الأفكار المنتجة، يمكن بالتأكيد إنتاج 55% منها في الواقع.
أما المختبر الثاني، وهو مختبر ديفيد بيكر من جامعة واشنطن، فقد ذهب إلى أبعد من ذلك. وقام الباحثون عمليا بتكوين بروتين جديد وفقا للإلهام والتعليمات المقدمة من الذكاء الاصطناعي. إنه ليس مجرد بروتين، ولكنه مخلوق لديه القدرة على التعامل مع مرض موجود. وقد اختاروا إنتاج بروتين قادر على الارتباط بهرمون الغدة الدرقية، الذي يتحكم في مستويات الكالسيوم في الدم. وعندما اختبر الباحثون البروتين الجديد، اكتشفوا أنه قادر على الارتباط بالهرمون بشكل أفضل وأقوى من أي بروتين آخر تم اكتشافه حتى الآن، بما في ذلك تلك الموجودة في العلاجات الدوائية.
ولتوضيح أهمية هذا التطور، إليكم ما قاله بيكر نفسه في مقابلة مع إم آي تي تكنولوجي ريفيو:
"لقد أعطينا النموذج الهرمون فقط، وليس أي شيء آخر، وطلبنا منه إنشاء بروتين يرتبط به." وقال مضيفًا: "لقد جلب هذه الخطة للبروتين من لا شيء على الإطلاق".[1]
وإليك الطريقة التي سيتم بها تطوير الأدوية في المستقبل: من خلال الذكاء الاصطناعي الذي سيكون قادرًا على الخروج بأفكار لأدوية جديدة في بضع دقائق، واختبارها في المحاكاة الحاسوبية - وأخيراً أيضًا اختيار الأدوية الناجحة من بينها. والمضي قدمًا معهم في التجارب السريرية. إن حق إجراء مثل هذه التجارب المحوسبة لن يقتصر على كبار الباحثين في مختبرات الأسنان وشركات الأدوية. وبفضل النماذج الحاسوبية، سيصل البرنامج أيضًا إلى الأطفال في المدارس. فكما سيقوم بعض أطفال الإنترنت بإنشاء خوارزميات وألعاب وشركات قبل أن ينتهوا من المدرسة، كذلك سيكون هناك قريبًا أطفال سيطورون طب المستقبل ويدفعونه إلى الأمام.
ويصعب علي أن أتوقف هنا دون إضافة كلمة أو اثنتين للتحذير. وبقدر السهولة التي يمكن بها إنتاج بروتين جيد ومفيد، سيتمكن الأطفال أيضًا من إنتاج سموم الأعصاب والأدوية. وعندما تتقدم التكنولوجيا إلى أبعد من ذلك، سيكونون أيضًا قادرين على إنتاج آلات تكنولوجية نانوية حقيقية، والتي ستنتقل عبر أجسادنا وتفعل... الأشياء. من الواضح أن هناك أيضًا احتمال حدوث ضرر في هذه التكنولوجيا، مما يسمح لنا باللعب مع قطع الليجو الخاصة بالبيولوجيا وإعادة تجميعها بأي طريقة نريدها. لكن الإمكانيات لتحقيق الخير عظيمة جدًا - وأنا لا أخجل من أن أكتب هنا أنها لا نهاية لها - بحيث يصعب علي انتظار وصول التكنولوجيا إلى المختبرات وحتى الجماهير. وسيوفر أداة قوية أخرى في أيدي العلماء، وسيقدم لنا خطوة كبيرة أخرى نحو مستقبل خالٍ من الأمراض.
واقتباس أخير من ديفيد بيكر، الذي كان يصمم البروتينات في مختبره لسنوات عديدة -
"يحدث التقدم العلمي في كيتوين - صعودًا وهبوطًا. ولكننا الآن في قلب ما يمكن أن نطلق عليه ثورة تكنولوجية".[2]
[1] https://www.technologyreview.com/2022/12/01/1064023/biotech-labs-are-using-ai-inspired-by-dall-e-to-invent-new-drugs/
[2] https://www.technologyreview.com/2022/12/01/1064023/biotech-labs-are-using-ai-inspired-by-dall-e-to-invent-new-drugs/
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
