Kompiuteris savarankiškai įveikė užduotį, kurios mokslininkai neišsprendė 120 metų

Taftso universiteto (JAV) kompiuterių mokslininkai kompiuterį užprogramavo taip, kad jis, susidūręs su moksline užduotimi, sugebėtų nepriklausomai išvystyti teoriją. Dirbtinio intelekto išbandymui buvo pasirinkta užduotis, kuri biologams ramybės nedavė jau visus 120 metų. Plokščiųjų kirmėlių, perpjautų į dvi dalis, genai suteikia galimybę regeneruotis ir sudaryti du naujus organizmus – tai seniai aprašytas reiškinys, tačiau mokslininkai jau daugiau nei šimtmetį suko galvas ir niekaip negalėjo išsiaiškinti, kuo ypatingos turi būti ląstelės, kad toks procesas būtų įmanomas.

Pateikus užduotį kompiuteriui, šis ėmėsi atvirkštinės inžinerijos metodų ir sugalvojo sprendimą, kuris galėtų paaiškinti tokį kirmėlių regeneracinį mechanizmą. Kompiuterio sugalvotas sprendimas buvo publikuotas recenzuojamame leidinyje „PLOS Computational Biology“. Kartu buvo publikuotas ir dirbtinio intelekto metodas, panaudotas teorijai vystyti.

Šiuo atveju reikšminga yra tai, kad du mokslininkai, Danielis Lobo ir Michaelas Levinas, tikėjosi, kad kompiuteris atras ne kaip generuojamas naujas audinys, o kaip kirmino ląstelės žino, į kokią formą ir kokias proporcijas reikėtų išauginti naują audinį. Ši informacija yra saugoma kažkur genuose.

„Dauguma šiandieninių regeneracijos modelių, išvystytų remiantis eksperimentų duomenimis, yra diagramos su rodyklėmis, kurios rodo, kurie genai reguliuoja kokių nors kitų genų veikimą. Tai lyg ir neblogai, bet nepaaiškina, kokia bus galutinė regeneruojančio organo ar kūno forma. Negali iš anksto pasakyti, ar daugybės genetinių kelių rezultatas atrodys kaip medis, ar kaip žmogus, ar kaip aštuonkojis. O mums reikalingi algoritmiški arba konstruktyvūs modeliai, kurių laikantis būtų galima nueiti tiksliai ten, kur nebūtų jokios paslapties ar neapibrėžtumo. Laikaisi recepto ir gauni konkrečią formą“, – sakė M. Levinas.

Tokio genetinės informacijos dekodavimo svarba yra milžiniška. Ir ne tik evoliucinės biologijos mokslininkams, bet žmonijai apskritai. Štai praktikuojantys medikai, tokie, kaip Johnas Barkeris, vykdantis didelės rizikos persodinimo operacijas, yra įsitikinę, kad apsiginklavus žiniomis apie genus, kurie leidžia mums augti ir vystytis, ilgainiui galėsime tobulinti regeneracinės medicinos metodus. Jie medikams, tokiems kaip tas pats J. Barkeris, leistų atauginti pacientų, nukentėjusių per nelaimingus įvykius, sužalotas kūno dalis iš tų pačių pacientų ląstelių.

Kad išsiaiškintų plokščiųjų kirmėlių genų veikimo kelius, M. Levinas ir D. Lobo kompiuterį užprogramavo tai, kad jis analizuotų didelius duomenų masyvus, surinktus atlikus daugybę tyrimų šioje srityje. Kompiuteris daugybę kartų modeliavo tinklą, sudarytą iš kirmino tinklų, kol modeliavimo rezultatai atitiko tai, kas vyksta realiame gyvenime. Kaskart, kai modeliavimo rezultatai atitikdavo tikruosius rezultatus, kompiuteris modifikuodavo atsitiktinį susikurtą genų tinklą, kad jis derėtų su rezultatais ir jį toliau tobulino tol, kol nebuvo sukurtas pagrindinis genetinis tinklas, visiškai atitinkantis visų mokslinių tyrimų duomenis. Tam kompiuteriui prireikė trijų dienų spėliojimo bei teorijos derinimo – žmonėms toks pats procesas būtų nesuvokiamai neefektyvus ir siaubingai ilgai trunkantis.

Kompiuteris nustatė, kad šiam procesui reikalingos trys žinomos molekulės ir du baltymai, kurie iki šiol nebuvo žinomi. Anot M. Levino, šis atradimas „yra pats tiksliausias šiandien turimas plokščiųjų kirmėlių regeneracijos modelis“.

„Vienas labiausiai stebėtinų šio projekto aspektų yra tai, kad sukurtas modelis nėra suveltas genų tinklas, kurio negali suprasti joks žmogus – tai yra santykinai paprastas modelis, kurį žmonės nesunkiai perskaito ir supranta. Man tai yra ženklas, kad dirbtinis intelektas gali padėti bet kokioje mokslo srityje, ne tik duomenų analizėje, bet ir duomenų prasmės nustatyme“, – tikino mokslininkas.