همگرای زیست‌شناسی مصنوعی و هوش مصنوعی در خدمت زیست‌مهندسی

تاریخ : ۱۲ مهر ۱۳۹۹

تعداد بازدید : ۳۶۴

1 امتیاز از 1 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

با همگرایی زیست‌شناسی مصنوعی و هوش مصنوعی، محققان گامی بزرگ در مسیر توسعه فناوری زیست‌مهندسی برداشتند. آنها ابزاری مجهز به هوش مصنوعی ساختند که برای تولید کارآمد برخی مواد زیستی بسیار مفید است.

زیست‌شناسی مصنوعی همانند هوش مصنوعی یک حوزه نسبتا مدرن است که از فناوری‌های نوظهور برای دستیابی به نوآوری استفاده می‌کند. به تازگی محققان آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در کالیفرنیا الگوریتم یادگیری ماشینی را زیست‌شناسی مصنوعی ترکیب کردند و  ابزاری به نام توصیه خودکار (ART) ساختند. نتایج این پروژه در نشریه  Nature Communications به چاپ رسیده است.

 

زیست شناسی مصنوعی شامل طراح و شکل‌گیری سیستم ها یا اجزاء زیستی جدید و طراحی مجدد آنها است. در این پروژه محققان آزمایشگاهی ملی برکلی، ابزاری ساختند تا توسعه از طریق زیست‌مهندسی، کمی‌سازی عدم قطعیت و دسترسی به به روش‌های یادگیری ماشینی را تسریع کند.

 

با استفاده از ART محققان می‌توانند از نمونه‌های اموزشی ساخته از مجموعه‌ای از بُردارهای اندازه‌گیری و پاسخ‌های مربوط به سیستم، نتایج بهتری را پیش‌بینی کنند. الگوریتم‌ برای پیش‌بینی توزیع احتمال خروجی، مدل‌های مختلف یادگیری ماشینی را از کتابخانه یادگیری با استفاده از راهبرد Bayesia جمع‌‌آوری می‌کند.

 

برای اثبات این مفهوم، محققان در مرکز زیست‌پایدار بنیاد نوو نوردیسک در دانشگاه صنعتی دانمارک با پژوهشگرانی از چند مرز تحقیقاتی دیگر همکاری کردند.  در این پروژه محققان از ART به منظور مدیریت فرآیند مهندسی متابولیسم برای افزایش تولید اسیدآمینه تریپتوفان با استفاده مخمر نان (Saccharomyces cerevisiae) بهره‌ گرفتند.

 

تریپتوفان یک اسیدآمینه ضروری برای ساخت و مدیریت انتقال‌دهنده‌های عصبی، عضلات، آنزیم‌ها و پروتئین‌ها است.

پژوهشگران ART را آموزش دادند تا اسیدآمینه معینی را با بیان ژن و با استفاده از داده‌های تجربی در مقادیر کم تولید کند. ART برآورد کرد که چگونه هزاران ترکیب دیگر می‌تواند در این مسیر تولید شوند و تولید این مواد چه تاثیری روی ساخت تریپتوفان می‌گذارد. در ادامه این ابزار طرح‌هایی برای بهبود تولید بالای تریپتوفان ارائه می‌کند.

 

این گروه تحقیقاتی در این پروژه توانایی یادگیری ماشینی برای سرعت بخشیدن به مهندسی متابولیسم را نشان دادند.

 

تحقیقات BCC نشان می‌دهد که بازار جهانی زیست‌شناسی مصنوعی بین سال‌های 2019 تا 2024 با رشد 28.8 درصدی به رقم 18.9 میلیارد دلار خواهد رسید.

 

هوش مصنوعی و زیست‌شناسی مصنوعی فناوری‌های نوآوری هستند که همگرایی آنها مزایای بالقو‌ه‌ای برای بشریت در آینده به همراه خواهد داشت.

منبع : https://www.psychologytoday.com/ca/blog/the-future-brain/202010/new-ai-speeds-discovery-in-synthetic-biology

نظر شما