Штучний інтелект зануриться у всесвіт молекул в пошуку дивовижних ліків

Дата:

2018-07-12 12:00:08

Перегляди:

45

Рейтинг:

1Дизлайк 0Любити

Поділитися:

Штучний інтелект зануриться у всесвіт молекул в пошуку дивовижних ліків Source:

Темної ночі, далеко від міського світла, зірки Чумацького Шляху здаються незчисленними. Але з будь-якої точки неозброєному оку видно не більше 4500 зірок. В нашій галактиці їх 100-400 мільярдів, галактик у Всесвіті і того більше. Виходить, в нічному небі не так багато зірок. Однак навіть це число відкриває перед нами глибоку таємницю... ліків і препаратів. Справа в тому, що число можливих органічних сполук з лікарськими здібностями перевищує число зірок у Всесвіті більш ніж на 30 порядків. І хімічні конфігурації, які створюють вчені з існуючих медикаментів, подібно зіркам, які ми могли б побачити в центрі міста вночі.

Пошук всіх можливих ліків — непосильне завдання для людини, як і дослідження всього фізичного простору, і навіть якщо б ми могли, більша частина виявленого не відповідала б нашим цілям. Тим не менш думка про те, що чудові ліки можуть ховатися серед достатку, занадто принадна, щоб її ігнорувати.

Саме тому нам варто використовувати штучний інтелект, який зможе працювати більше і прискорити відкриття. Так вважає Алекс Жайворонків, який виступив на Exponential Medicine в Сан-Дієго минулого тижня. Це застосування може стати найбільшим для ІІ в медицині.

Собаки, діагноз і ліки

Жайворонків — CEO Insilico Medicine і CSO Biogerontology Research Foundation. Insilico — один з багатьох стартапів, які розробляють ІІ, здатний прискорити відкриття нових ліків і препаратів.

За останні роки, розповів Жайворонків, відома техніка машинного навчання — глибоке навчання — здійснила прогрес на декількох фронтах. Алгоритми, здатні навчатися грі у відеоігри — начебто AlphaGo Zero або покеристів Carnegie Mellon — представляють найбільший предмет інтересу. Але розпізнавання закономірностей — ось що дало потужний поштовх глибокого навчання, коли алгоритми машинного навчання нарешті почали відрізняти кішок від собак і робити це достатньо швидко і точно.

В медицині алгоритми глибокого навчання, спеціалісти по базах даних медичних знімків, можуть виявляти небезпечні для життя захворювання з рівною або більшою точністю, ніж фахівці-люди. Є навіть припущення, що ШІ, якщо ми навчимося йому довіряти, може бути безцінним при діагностиці хвороби. І як зазначив Жайворонків, гряде більше додатків і послужний список буде тільки рости.

«Tesla вже виводить автомобілі на вулицю», говорить Жайворонків. «Три-чотирирічна технологія вже перевозить пасажирів з пункту А в пункт Б на швидкості 200 кілометрів на годину; одна помилка — і ти мертвий. Але люди довіряють свої життя цієї технології».

«Чому б не робити того ж у фармацевтиці?».

Проби і помилки, знову і знову

У фармацевтичних дослідженнях ШІ не доведеться водити автомобіль. Він стане асистентом, який в парі з хіміком або двома зможе прискорити відкриття препаратів, переглядаючи більше варіантів в пошуках кращих кандидатів.

Простір для оптимізації та підвищення ефективності просто величезна, вважає Жайворонків.

Пошук препаратів — копітка і дороге заняття. Хіміки просіюють десятки тисяч можливих з'єднань в пошуках найбільш багатообіцяючих. З них лише деякі йдуть на подальше вивчення, і ще менше будуть проходити випробування на людях, а з цих взагалі крихти будуть схвалені до подальшого використання.

Весь цей процес може зайняти багато років і коштувати сотні мільйонів доларів.

Це проблема стосується великих даних (big data), а глибоке навчання процвітає в роботі з великими даними. Перші програми показали, що системи штучного інтелекту на основі глибокого навчання здатні знаходити ледь помітні закономірності в гігантських вибірках даних. Хоча виробники ліків вже використовують програмне забезпечення для просіювання сполук, таке програмне забезпечення вимагає чітких правил, написаних хіміками. Плюси ІІ в цій справі — його здатність вчитися і вдосконалюватися самостійно.

«Існує дві стратегії інновацій на базі ІЇ у фармацевтиці, які забезпечать вас кращими молекулами і швидким схваленням», говорить Жайворонків. «Один шукає голку в стозі сіна, а інший створює нову голку».

Щоб знайти голку в стозі сіна, алгоритми навчаються на великих база даних молекул. Потім вони шукають молекули з відповідними властивостями. Але створити нову голку? Цю можливість надають генеративні змагальні мережі, на яких спеціалізується Жайворонків.

Такі алгоритми ставлять дві нейронні мережі один проти одного. Одна генерує осмислений результат, а інша вирішує, чи є цей результат істинним або хибним, каже Жайворонків. У сукупності ці мережі генерують нові об'єкти, такі як текст, зображення або, в даному випадку, молекулярні структури.

«Ми почали використовувати цю конкретну технологію, щоб глибокі нейронні мережі уявили нові молекули, щоб зробити її ідеальною з самого початку. Нам потрібні ідеальні голки», говорить Жайворонків. «Ви можете звернутися до цієї генеративної змагальної мережі і попросити її створити молекули, які інгібують білок Х в концентрації Y, з найвищою життєздатністю, заданими характеристиками і мінімальними побічними ефектами».

Жайворонків вважає, що ШІ може знайти або виготовити більше голок з безлічі молекулярних можливостей, звільнити хіміків-людей, щоб ті могли зосередитися на синтезі тільки найбільш перспективних. Якщо це спрацює, як він сподівається, ми зможемо збільшити кількість влучень, мінімізуватипромахи і в цілому прискорити процес.

Справа в капелюсі

Insilico не єдина займається пошуком нових шляхів до створення ліків, і це не нова область інтересів. У минулому році гарвардська група опублікувала роботу на тему ШІ, який аналогічним чином підбирає кандидатури з ліків. Програмне забезпечення здобули на 250 000 лікарських молекулах і використало свій досвід для створення нових молекул, які змішували існуючі препарати і робили пропозиції на основі бажаних властивостей. Проте, як зазначав MIT Technology Review, отримані результати не завжди значимі або легко синтезуються в лабораторії, і якість цих результатів, як завжди, високо настільки, наскільки якісні надані спочатку дані.

Стенфордський професор Хімії Віджай Панді каже, що у зображень, мови і тексту — які на даний момент є предметами інтересу глибокого навчання — гарні і чисті дані. Але хімічні дані, з іншого боку, як і раніше оптимізуються для глибокого навчання. Крім того, хоча публічні бази даних існують, велика частина даних все ще живе за зачиненими дверима приватних компаній.

Щоб подолати всі перешкоди, компанія Жаворонкова зосереджена на перевірці технології. Але в цьому році скептицизм у фармацевтичній галузі, схоже, змінюється інтересом і інвестиціями. Навіть Google може увірватися в гонку.

У міру того, як розвивається ІЇ та апаратне забезпечення, найбільший потенціал ще повинен бути розкритий. Можливо, одного разу, всі 1060 молекул в області препаратів виявляться в нашому розпорядженні.

Більше:

Венера має газ, вироблений мікробами. Вчені знайшли іноземців?

Венера має газ, вироблений мікробами. Вчені знайшли іноземців?

Був припущення, що може бути життя на Венери Протягом багатьох років вчені шукають життя на Марсі. Але хто знає, може вони там не дивляться? У 2017 році дослідники з США та Великобританії почали шукати ознаки життя на Венері, яка є другою за величино...

Чи може мелатонін допомогти лікувати коронавірус?

Чи може мелатонін допомогти лікувати коронавірус?

Деякі лікарі вважають, що гормон сну допомагає при коронавірусі Схоже, що в переліку потенційних методів лікування COVID-19, які дослідники запропонували протягом декількох місяців пандемії, ще одне поповнення: мелатонін. Лікар в Техасі каже, що він ...

Що таке

Що таке "гормон любові" і хто його не вистачає?

Окситоцин - гормон любові Людське тіло виробляє величезну різноманітність гормонів, кожен з яких виконує своє завдання. Наприклад, багато відомих ендорфінів приносять людям відчуття радості, а надлишок кортизолу сигналізує про стресовий стан людини. ...

Примітка (0)

Ця стаття не має коментарів, будьте першим!

Додати коментар

Новини

Вчені з'ясували, як різні види алкоголю впливають на емоції

Вчені з'ясували, як різні види алкоголю впливають на емоції

Ні для кого не секрет, що алкоголь безпосередньо пов'язаний з емоційним станом людини. Комусь він піднімає настрій, а когось, навпаки, вганяє в депресію. Когось спиртне розкріпачує, а кого-то робить більш агресивним і задерикувати...

Як збільшити можливості мозку?

Як збільшити можливості мозку?

Відомо, що по мірі старіння всі резерви нашого організму виснажуються, а органи і тканини починають поступово втрачати свою функцію. Згідно з численними дослідженнями, після 40 років обсяг головного мозку людини зменшується в сере...

Чи може матерія покинути горизонт подій під час злиття чорних дір?

Чи може матерія покинути горизонт подій під час злиття чорних дір?

Як тільки ви потрапите в горизонт подій чорної діри, ви вже ніколи його не покинете. Не існує швидкості, яку можна було б набрати, навіть швидкість світла, щоб вона дозволила вам вийти. Але в загальної теорії відносності простір в...

У амішів виявили мутації, які перемагають діабет і навіть старіння

У амішів виявили мутації, які перемагають діабет і навіть старіння

Аміші, також відомі як аманіти, — це релігійна громада, що проживає в декількох штатах США і в Канаді. Аміші відрізняються простотою життя, одягу, небажанням приймати більшу частину сучасних технологій і зручностей. Представ...

Перший вибух на Чорнобильської АЕС був ядерним, вважають вчені

Перший вибух на Чорнобильської АЕС був ядерним, вважають вчені

Пригода на Чорнобильській АЕС, що сталася 26 квітня 1986 року, стало однією з найстрашніших в історії людства. Раніше вважалося, що вибух на четвертому енергоблоці стався тому, що в ході експерименту неконтрольований нагрівання ро...

У Новій Зеландії запропонували боротися з тваринами-шкідниками за допомогою CRISPR

У Новій Зеландії запропонували боротися з тваринами-шкідниками за допомогою CRISPR

Технологія генного редагування CRISPR знаходить все більше різних застосувань. У Новій Зеландії, наприклад, вирішили з її допомогою позбутися гризунів та інших шкідників. Миші, поссуми, щури та інші гризуни завдають Нової Зеландії...

У Китаї хочуть побудувати космічний човник з атомним двигуном

У Китаї хочуть побудувати космічний човник з атомним двигуном

У новому звіті, опублікованому Китайської корпорації аерокосмічної науки і техніки (CASC), присвяченому космічної програми Китаю, міститься безліч амбіційних завдань, які Корпорація ставить перед собою на найближчі 20 років. Про д...

Передбачити, як піде еволюція людей, неможливо

Передбачити, як піде еволюція людей, неможливо

Всі ми знаємо, як виглядали неандертальці: виступаючі надбрівні дуги, товстий ніс, витягнутий череп, потужна кісткова структура і, ймовірно, руде волосся і веснянкувата шкіра. Можливо, ви скоса посматриваете на рудих, коли зустріч...

Вчені відкрили ще одну багатообіцяючу земплеподобную планету

Вчені відкрили ще одну багатообіцяючу земплеподобную планету

Всього в 11 світлових роках від Сонячної системи астрономи виявили нову землеподобную планету з кліматом, який імовірно може підходити для життя. Слід зазначити, що після Проксими b це друга найближча до нас екзопланета, що володі...

13 науково підтверджених ознак того, що ви розумніші, ніж вам здається

13 науково підтверджених ознак того, що ви розумніші, ніж вам здається

Всі хочуть здаватися скромніше. «Хто розумний? Я? Та ні, мені просто пощастило...» Пов'язано це, напевно, в першу чергу з тим, що більшості з нас не хочеться бути об'єктом пильної уваги, або чиїхось забобонів. Звичайно, є й ті, ко...

У NASA пройшли випробування надзвукового марсіанського парашута

У NASA пройшли випробування надзвукового марсіанського парашута

Парашутна система ASPIRE, яку передбачається використовувати для місії Mars 2020, успішно пройшла перші . Надзвуковий «космічний парашут» розроблено інженерами Американського космічного агентства для того, щоб в майбутнь...

Більше 15 тисяч вчених попередили про небезпеку всім екологічної катастрофи

Більше 15 тисяч вчених попередили про небезпеку всім екологічної катастрофи

У 1992 році понад 1700 стурбованих учених, включаючи переважна більшість живих на той момент Нобелівських лауреатів, опублікували відкритий лист, що волає до всіх жителів нашої планети. Послання було простим: якщо ми найближчим ча...

Вчені змогли омолодити клітини людини за допомогою звичайних продуктів

Вчені змогли омолодити клітини людини за допомогою звичайних продуктів

Як повідомляє видання BMC Cell Biology, група британських вчених з Ексетерського університету відкрила новий спосіб омолодження людських клітин. Причому речовина, яка робить клітини молодше, — це ресвиратрол. Основний компон...

10 простих запитань, на які у науки немає відповідей

10 простих запитань, на які у науки немає відповідей

Іноді може здатися, що наука підібралася досить близько для вирішення абсолютно всіх загадок. У нас є теорії про кротячих норах, темної матерії, початку Всесвіту і ціла карта, яка розкриває в деталях те, як з одноклітинного органі...

Російські біологи з'ясували, як довго мікроорганізми здатні виживати на Марсі

Російські біологи з'ясували, як довго мікроорганізми здатні виживати на Марсі

Марс складно назвати гостинним місцем. Незважаючи на те, що денна температура біля екватора тут влітку може досягати 35 градусів Цельсія, її середній показник по планеті становить близько -63 градуси. При цьому на полюсах в нічний...

Вчені з'ясували, чому слони не хворіють на рак

Вчені з'ясували, чому слони не хворіють на рак

Слони та інші великі тварини вкрай рідко хворіють . Це наштовхнуло вчених на думку про те, що вони володіють певним захисним механізмом, що захищає їх від даного захворювання. Ось тільки що це за механізм, не було зрозуміло до нед...

Bitcoin – це зовсім не міхур. І ось чому

Bitcoin – це зовсім не міхур. І ось чому

Багато громадські діячі в традиційному фінансовому секторі, включаючи CEO JPMorgan Джеймі Моргана, критикували биткоин, описуючи його як міхур. Однак з-за децентралізованої, математичної та прозорою природи називати биткоин міхуро...

Вимирання динозаврів — всього лише випадковість

Вимирання динозаврів — всього лише випадковість

Падіння на Землю метеорита 65 мільйонів років тому, викликало загибель динозаврів, є не чим іншим, як випадковістю, ймовірність якої була вкрай мала. Адже якщо б місце падіння було будь-яким іншим, масового вимирання живих істот б...

Погана успішність у школі підвищує ризик смерті у майбутньому

Погана успішність у школі підвищує ризик смерті у майбутньому

«Будеш погано вчитися – не знайдеш нормальну роботу». Напевно багато чули цю фразу від своїх батьків. Але що, якщо погана успішність може впливати і на наше здоров'я? Здавалося б, ніякого зв'язку між здоров'ям і поганими оцінками ...

П'ять несподіваних і грандіозних відкриттів фізики

П'ять несподіваних і грандіозних відкриттів фізики

Коли вас навчають науковому методу, ви звикаєте слідувати акуратною процедурою, щоб отримати уявлення про якомусь природному явищі нашого Всесвіту. Почніть з ідеї, проведіть експеримент, перевірте ідею або спростуйте її, в залежно...