تبدیل زیست شناسی با هوش مصنوعی مولد: رونمایی از پیشرفته ترین مدل های چند مقیاسی GenBio AI

آخرین به روز رسانی در 19 دسامبر 2024 توسط تیم تحریریه

TL;DR: هوش مصنوعی GenBio با توسعه ارگانیسم های دیجیتال مبتنی بر هوش مصنوعی (AIDO) زیست شناسی را با هوش مصنوعی مولد پیش می برد. سیستم AIDO مدل‌های پایه چندمقیاسی را برای DNA، RNA، پروتئین‌ها و سیستم‌های سلولی ادغام می‌کند و به محققان این امکان را می‌دهد تا نتایج بیولوژیکی را از سطوح مولکولی به سیستمیک شبیه‌سازی، پیش‌بینی و برنامه‌ریزی کنند. هدف این ابزار تبدیل کشف دارو، درک بیماری، و پزشکی شخصی شده است و زمینه را برای عصر جدیدی در تحقیقات بیولوژیکی فراهم می کند.

---

پیشرفت زیست‌شناسی با هوش مصنوعی مولد: درون ارگانیسم دیجیتال مبتنی بر هوش مصنوعی GenBio

زیست شناسی در حال ورود به دورانی است که هوش مصنوعی روشی را که ما به تحقیق و کشف می پردازیم بازتعریف می کند. پیشرو این تحول، هوش مصنوعی GenBio با پیشگامانه آن است ارگانیسم دیجیتال مبتنی بر هوش مصنوعی (AIDO)یک سیستم یکپارچه از مدل‌های پایه چند مقیاسی که محققان را قادر می‌سازد تا نتایج پیچیده بیولوژیکی را شبیه‌سازی، برنامه‌ریزی و پیش‌بینی کنند. AIDO با متحد کردن بینش‌ها در سطوح مولکولی، سلولی و سیستمیک به چالش‌های حیاتی در پزشکی، بیوتکنولوژی و علوم زیستی می‌پردازد.

پروفسور اریک زینگ، یکی از بنیانگذاران و دانشمند ارشد GenBio AI، بر جاه طلبی پشت AIDO تاکید می کند:
«GenBio دوران جدیدی از علوم پزشکی و زندگی را آغاز خواهد کرد – از طریق یک تغییر پارادایم که توسط نسل بعدی فناوری هوش مصنوعی مولد فراتر از آنچه قبلاً نتایج مخربی مانند ChatGPT برای ما به ارمغان آورده است. فناوری تحول‌آفرین ما اجازه می‌دهد از داده‌های بیولوژیکی در همه انواع و مقیاس‌ها برای تقطیر دانش جامع و جامع در مورد نحوه عملکرد سیستم‌های زنده استفاده شود. بنابراین، پیچیدگی‌های زیست‌مقیاسی چندگانه دیگر موانعی نیستند، بلکه فرصت‌هایی برای بینش‌های مهم هستند.»

حرکت فراتر از سیلوها با AIDO

مدل‌های بیولوژیکی سنتی اغلب به صورت مجزا عمل می‌کنند و مجموعه داده‌های باریکی مانند DNA یا پروتئین‌ها را بدون ادغام برهم‌کنش‌های سیستمی گسترده‌تر تجزیه و تحلیل می‌کنند. AIDO این رویکرد را با ایجاد یک چارچوب منسجم که در آن مدل‌های مدولار به طور یکپارچه با هم تعامل دارند، مختل می‌کند و درک جامع زیست‌شناسی را به عنوان یک سیستم به هم پیوسته ممکن می‌سازد.

ویژگی های کلیدی AIDO:

• کارایی چند وظیفه ای: تا 300 کار را به طور همزمان انجام می دهد، از یک یا دو وظیفه که اکثر سیستم های فعلی مدیریت می کنند، پیشی می گیرد.
• ماژول های قابل تعامل: مدل‌های DNA، RNA، پروتئین‌ها، سلول‌های منفرد، و داده‌های تکاملی به طور هماهنگ کار می‌کنند و به ماهیت سیال رویکردهای سنتی می‌پردازند.
• استفاده جامع از داده ها: انواع داده های بیولوژیکی متنوع، از توالی ها گرفته تا ساختارها را در بر می گیرد و بینش بی سابقه ای را در مورد سیستم های پیچیده ارائه می دهد.

AIDO با پل زدن مقیاس‌های بیولوژیکی، محققان را به ابزارهایی برای تجزیه و تحلیل تعاملات در سطوح مولکولی، سلولی و ارگانیسمی مجهز می‌کند.

شکستن مدل های بنیاد AIDO

فاز اول AIDO GenBio AI شش مدل اساسی را معرفی می کند که هر کدام برای مقابله با چالش های بیولوژیکی خاص طراحی شده اند:

1. AIDO-DNA: مدلی با 7 میلیارد پارامتر که بر روی داده های 796 گونه آموزش دیده است و بینش های پیشرفته ای را در مورد ساختار و عملکرد ژنومی ارائه می دهد.
2. AIDO-RNA: بزرگترین مدل در نوع خود با 1.6 میلیارد پارامتر، که برای پیش بینی ساختار RNA، تنظیم ژنتیکی و طراحی واکسن طراحی شده است.
3. AIDO-Protein: یک مدل محاسباتی کارآمد که اکتشاف عملکرد پروتئین را تسهیل می کند، که برای کشف دارو ضروری است.
4. AIDO-Single Cell: کل رونوشت های انسانی را بدون برش پردازش می کند و دینامیک سلولی پیچیده را با دقت آشکار می کند.
5. مدل ساختار پروتئین: تمرکز بر مدل سازی سه بعدی پروتئین، کشف روابط بین ساختار و فعالیت بیولوژیکی.
6. مدل اطلاعات تکاملی: بینش هایی را در مورد تکامل مولکولی ارائه می دهد و داده های ژنتیکی را بین گونه ها به هم متصل می کند.

این مدل‌ها نه تنها به صورت جداگانه برتری می‌کنند، بلکه به عنوان یک سیستم یکپارچه عمل می‌کنند و AIDO را به ابزاری جامع برای تحقیقات بیولوژیکی تبدیل می‌کنند. می توانید آنها را دانلود کنید GitHub یا صورت در آغوش گرفته.

کاربردهای تحول آفرین AIDO

برنامه های کاربردی AIDO در دنیای واقعی آماده رسیدگی به برخی از مهم ترین چالش های پزشکی و بیوتکنولوژی هستند:

1. تسریع در کشف دارو
   تولید داروی سنتی پرهزینه و زمان بر است، اغلب با نرخ شکست بالا. AIDO به محققان اجازه می‌دهد میلیون‌ها ترکیب بالقوه را در ساعت‌ها شبیه‌سازی و آزمایش کنند و زمان و هزینه‌ها را به شدت کاهش دهند.
2. پیشبرد پزشکی شخصی
   واکنش های نامطلوب دارویی همچنان یکی از علل اصلی مرگ و میر در سراسر جهان است. با ایجاد دوقلوهای بیمار دیجیتال، AIDO از طراحی درمان های شخصی که خطرات را کاهش می دهد و نتایج درمانی را بهبود می بخشد، پشتیبانی می کند.
3. شناخت بیماری های پیچیده
   از سرطان گرفته تا اختلالات نورودژنراتیو، بسیاری از بیماری ها شامل فعل و انفعالات سیستمیک هستند. رویکرد چند مقیاسی AIDO محققان را برای مطالعه این مکانیسم ها و شناسایی مسیرهای جدید برای مداخله مجهز می کند.

تخصص جهانی، تاثیر جهانی

دستاوردهای GenBio AI نتیجه تلاش مشترک دانشمندان و موسسات مشهور جهانی است. دفتر مرکزی این شرکت در پالو آلتو، با آزمایشگاه‌هایی در پاریس و ابوظبی، تیم این شرکت شامل کارشناسانی از دانشگاه کارنگی ملون، استنفورد، مؤسسه علوم Weizmann و MBZUAI است. این مشارکت‌ها منجر به ارائه شش مقاله بررسی شده در NeurIPS شده است که تحقیقات دقیق پشت AIDO را نشان می‌دهد.

پروفسور اران سگال از موسسه علوم وایزمن اهمیت این کار را برجسته می کند:
شش مدل پایه چند مقیاسی GenBio AI یک جهش به جلو در توانایی ما برای درک و پیش‌بینی پدیده‌های بیولوژیکی است. ما اکنون این ظرفیت را داریم که بینش های سیستمی را در مورد چگونگی عملکرد موجودات کشف کنیم. این برای تحقیقات ژنومیک دگرگون کننده است، جایی که توانایی شبیه‌سازی و برنامه‌ریزی در مقیاس‌های چندگانه راه‌های جدیدی را برای پزشکی دقیق و مداخله بیماری‌ها باز می‌کند.

پروفسور فابیان تیس از هلمهولتز مونیخ می افزاید:
«دستاورد هوش مصنوعی GenBio در ایجاد مدل‌های پیشرفته مقیاس‌پذیر در مقیاس‌های مختلف، بازی را تغییر می‌دهد. این فناوری نه تنها توانایی ما برای کشف دینامیک سلولی را تسریع می‌کند، بلکه شکاف بین زیست‌شناسی مولکولی و سیستم‌ها را نیز پر می‌کند و فرصت‌های بی‌سابقه‌ای را برای مدل‌سازی بیماری و نوآوری‌های درمانی باز می‌کند.

تحقیق را بررسی کنید:

جاده پیش رو

توسعه AIDO تنها آغاز نقشه راه GenBio AI است. این شرکت یکپارچه‌سازی عمیق‌تر بین مدل‌های بنیادی را در مراحل آینده، گسترش کاربرد سیستم برای زیست‌شناسی مصنوعی، پایداری زیست‌محیطی و تحقیقات طولانی‌مدت در نظر می‌گیرد.

دکتر Le Song، یکی از بنیانگذاران و CTO هوش مصنوعی GenBio، این چشم انداز را در بر می گیرد:
آنچه ما ساخته‌ایم انقلابی است زیرا سیستم یکپارچه ما از این مدل‌های پیشرفته برای ایجاد نسخه‌های دیجیتال تعاملی از سیستم‌های بیولوژیکی استفاده می‌کند که می‌توانند با خیال راحت روی آن‌ها آزمایش شوند و دقیقاً اصلاح شوند. این فناوری به ما اجازه می‌دهد تا زیست‌شناسی را همانطور که رایانه‌ها را برنامه‌ریزی می‌کنیم، برنامه‌ریزی کنیم و امکاناتی را که قبلاً هرگز در پزشکی و بیوتکنولوژی نداشته‌ایم، باز کند.»

همانطور که AIDO در حال تکامل است، قول می دهد نحوه رویکرد ما به تحقیقات بیولوژیکی را تغییر دهد و ابزارهایی را برای مقابله با چالش های پیچیده با دقت و کارایی به دانشمندان ارائه دهد. برای محققانی که در زمینه ژنومیک، توسعه دارو، یا زیست‌شناسی سیستم‌ها کار می‌کنند، AIDO یک پلتفرم واحد برای مقابله با جاه‌طلبانه‌ترین سؤالات در علوم زیستی فراهم می‌کند.

هوش مصنوعی GenBio زمینه را برای آینده ای فراهم می کند که در آن زیست شناسی نه تنها مشاهده می شود بلکه به طور فعال طراحی و بهبود می یابد.

منبع: هوش مصنوعی GenBio فاز 1 اولین ارگانیسم دیجیتالی جهان را منتشر کرد که تحقیقات پزشکی را متحول کرد