استفاده از هوش مصنوعی برای استخراج دی‌اکسید‌کربن از جو زمین

تیمی از پژوهشگران آمریکایی یک برنامه هوش مصنوعی ایجاد کرده‌اند که قادر به طراحی پروتئین‌های سفارشی است. این برنامه می‌تواند پروتئین‌های جدیدی بسازد که قادر به استخراج سریع دی اکسید‌کربن از جو زمین هستند و یا به تلاش‌ها برای طراحی داروهای ضد سرطان و داروهای بیماری‌های عفونی سرعت ببخشد.

دیوید یورگنز، شیمیدان از دانشگاه واشنگتن در سیاتل، با این سیستم پروتئینی طراحی کرده که در بیش از ۳ میلیارد سال در روند تکامل هم تولید نشده است.

پروتئین‌های سفارشی ساخته شده با هوش مصنوعی، می توانند پایه‌ای برای توسعه واکسن‌ها، داروها و مواد بیولوژیکی باشند.

این ابزار، الهام گرفته از یک نرم‌افزار هوش مصنوعی هستند که تصاویر واقعی را ترکیب می‌کنند؛ درست شبیه نرم‌افزاری که برای طراحی تصویری از پاپ فرانسیس با یک ژاکت پف‌دار سفید استفاده شد.

پژوهشگران دریافته‌اند که رویکردی مشابه، می‌تواند به طراحی شکل‌های واقعی پروتئین‌ها، نزدیک به معیارهایی که می‌خواهند، کمک کند.

در واقع، برای نخستین بار، طراحان پروتئین ابزارهایی در اختیار دارند که می‌تواند دنیای علمی جدیدی را خلق کند.

محققان ده‌ها سال است که برای ساخت پروتئین‌های جدید تلاش می‌کنند. آنها ابتدا سعی کردند تا قسمت‌های مفید پروتئین‌های موجود را به هم بچسبانند.

این رویکرد متکی بر درک چگونگی جمع شدن و کارکرد پروتئین‌ها و همچنین آزمون و خطاهای فراوان بود و هزینه بالایی داشت. دانشمندان گاهی هزاران طرح را بررسی می‌کردند تا طرحی پیدا کنند که مطابق انتظارشان عمل کند.

این در شرایطی است که همه‌گیری کووید-۱۹ به جهان نشان داد که تولید سریع داروها و واکسن‌های‌جدید اهمیت زیادی دارد و حیاتی است.

دانشمندان می‌گویند سیستم مبتنی بر هوش مصنوعی، در مقایسه با برنامه‌های دیگر طراحی پروتئین، تا یکصد برابر موفق‌تر عمل می‌کند.

هنگامی که از نرم‌افزار جدید خواسته شود تا دارو تولید کند، این کار را با تجزیه و تحلیل یک مدل سه بعدی از پروتئین هدف، مثلا گیرنده انسولین شروع می‌کند، سپس پروتئین‌های جدیدی را برای اتصال به هدف طراحی می کند.

این برنامه با حدس‌های تصادفی در مورد ساختار پروتئین شروع می‌شود و سپس به سرعت، تغییراتی در ساختار آن ایجاد می‌کند که قادر است محکم‌تر به هدف بچسبد.

این ابزار بر اساس ده‌ها هزار ساختار پروتئین واقعی که در مخزنی به نام بانک داده‌های پروتئین ذخیره شده‌اند، آموزش داده می‌شوند.

محققان، به جز طول پروتئین، اطلاعات دیگری به آن نمی‌دهند و این برنامه قادر است پروتئین‌هایی متنوع و واقع‌گرایانه تولید کند که با هر آنچه در بانک داده‌های پروتئین است، تفاوت دارد.

آنها همچنین می‌توانند از این برنامه بخواهند تا پروتئین‌هایی با چین‌خوردگی‌های خاص تولید کنند تا بتواند به مولکول دیگری متصل شود.

این تیم توانسته است پروتئین‌هایی، شبیه ۲۶ حرف انگلیسی و همچنین اعداد عربی تولید کند.

پروتئین‌هایی که توسط هوش مصنوعی طراحی شده‌اند تا شبیه حروف الفبای انگلیسی باشند

برنامه جدید همچنین قادر به ساخت پروتئین‌هایی است که می‌توانند خود به خود تبدیل به نانو ذرات پیچیده‌ای شوند که دارو یا واکسن را به صورت هدفمند حمل و منتقل کنند.

با این حال، نمی‌توان انتظار داشت که داروهای پروتئینی به زودی وارد بازار شوند. هرچند هوش مصنوعی می‌تواند در اسرع وقت پروتئین‌ها را تولید و آزمایش کند، دانشمندان باید سخت‌گیری لازم را برای ارزیابی خطر این داروهای بالقوه به کار گیرند.