Редактор GeekTimes
1043,1
рейтинг
8 июня 2015 в 21:14

Искусственный интеллект совершил реверс-инжиниринг механизма регенерации плоских червей

image
Планария удивлена прогрессом в области ИИ / Википедия

Впервые при помощи искусственного интеллекта учёными-биологами было получено решение задачи, над которой они бились более 100 лет. Ими была получена модель, в соответствии с которой плоские черви планарии отращивают утерянные части тела. Это не только первая биологическая модель, полученная искусственным интеллектом, но и в принципе первая подробная модель этого процесса.

Чтобы приблизить мечту человека о выращивании новых органов, учёным требуется понять точный механизм того, как эти органы вырастают у живых организмов. С одной стороны, более-менее известна роль ДНК и генетических компонентов организмов на молекулярном уровне. С другой стороны, непонятно, как на основании этой информации клетки выстраиваются до нужного размера, формы и ориентации. Такими исследованиями и занимаются в частном университете Тафтса, США.

"Большинство современных моделей регенерации — это диаграммы и генетические эксперименты, из которых видно, какие гены за что отвечают. Отлично — но из этого никак не следует, какую же результирующую форму примет организм. Непонятно, как просчитать, что получится из этого набора генов — дерево, осьминог или человек«,- говорит профессор биологии и директор центра регенерации и эволюционной биологии Тафтса, Майкл Левин.

image

«Большинство моделей показывают некоторые необходимые для этого процесса компоненты, но не показывают, что именно и как влияет на форму. Нам нужны алгоритмы и модели построения организма, которым можно было бы точно следовать и которые бы не были непонятными или двусмысленными. Делаешь по рецепту, и получаешь нужную форму».

Левин в соавторстве с Дэниелем Лобо разработали компьютерный алгоритм, который, используя эволюционные вычисления, строит генетические регуляторные сети. Эти сети, постепенно эволюционируя, учатся предсказывать результаты экспериментов, которые были проведены в реальных лабораториях.

Регуляторные генетические сети в клетках представляют собой наборы различных сегментов ДНК, которые взаимодействуют друг с другом опосредованно, и отвечают за генерацию определённых белков. Учёные искали регуляторную сеть, которая бы, будучи исполненной в каждой клетке виртуального червя, привела к тем же результатам, что и лабораторные эксперименты.

Обучаясь на результатах исследований, алгоритм, в конце концов, научился правильно предсказывать результаты лабораторных экспериментов и выдал модель работы регуляторных сетей. В результате, говорит Левин, была получена единственная существующая на сегодня механистическая модель, которая объясняет, как именно генетический код превращается в живого червя.

«Одним из удивительных открытий стало то, что найденная алгоритмом модель не получилась сложной, запутанной и недоступной для понимания человеком. Напротив, это довольно простая модель, которую легко можно понять,- говорит Левин. — Всё это демонстрирует тот факт, что ИИ может помогать во всех областях науки — не только в обработке больших объёмов данных, но и в поисках значения этих данных».
Вячеслав Голованов @SLY_G
карма
133,2
рейтинг 1043,1
Редактор GeekTimes
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (29)

  • +12
    Это именно оно. Конвергенция emerging technologies как она есть. Так однажды шаг за шагом будет смоделирован человек во всех деталях, вплоть до мозга. Это именно то, что в перспективе обещали после секвенирования человеческого генома — не только прочитать код, но и «декомпилировать» его. Так мы узнаем, что конкретно происходит по мере старения и как это пофиксить. Как отрастить утраченный орган или даже целое тело при сохранившейся голове или мозге (в этом может помочь моделирование аналогичных механизмов у других животных). Как модифицировать внешность, другие физические характеристики вплоть до таких, которых раньше у человека не наблюдалось, как адаптироваться к жизни в космосе или на других планетах и т. д. Интересно, какой будет минимальная сложность алгоритма для сколько-нибудь существенных изменений и минимальный объем автономного физического «патча» (например, вируса) для его реализации. Например, для пресловутой «гей-бомбы». С другой стороны, против такой примитивной вирусни и патч будет несложным. Более интересно, насколько активным будет противостояние снаряда и брони в условиях, когда вокруг будет летать много разнообразной биохакерской дряни вдобавок к уже существующей? (и вообще, насколько более значительное качественное изменение в ассортименте и эффективности этих угроз могут внести люди или враждебные ИИ, с учетом уже и так активно эволюционирующих природных экосистем? может быть, как и в с-х, контроль над системой снизит ее разнообразие?) Или мы поставим под контроль и биохакеров с их секвенаторами или пусть даже наноассемблерами, будем глобально мониторить, кто и что разрабатывает (а также что и где мутирует без целенаправленных действий), и вовремя обеспечивать механизмы сдержек и противовесов. И тогда изведем нахрен опасные вирусы и бактерии под корень, оставив только нужные, или снабдим всех обновляемым встроенным антивирусом против актуальных угроз (как сейчас вакцинами). А для полезных модификаций у нас будет своего рода гитхаб или магазин приложений, где можно будет легально себя подкорректировать проверенными методами, со всей медицинской поддержкой и сервисом, или принять участие в эксперименте (тоже с максимальным контролем и возможностью отката в случае проблем). Возможно, некоторые модификации придется регистрировать, как сейчас оружие, вещества и т. п., и это будет предметом политики. Особенно это касается модификаций мозга и сознания. Короче, очень интересная тема именно в плане инфраструктуры с инженерной точки зрения.
    • –12
      Также это откроет прямой путь к евгенике. Что, ИМХО, потценциально может разрушить общество, т.к. мы до сих пор не научились адекватно понимать, чего мы хотим.
      • +7
        Вы так говорите, будто это что-то плохое. Евгеника нацистского толка была злом, потому что подразумевала достижение якобы позитивных общесоциальных целей путем ущемления прав отдельных индивидов. Нацизм вообще базировался на иррационализме и мистике. Напротив, трансгуманизм подразумевает максимально прозрачный и рациональный путь апгрейда для каждой личности. Спорные ситуации возникают только для таких конкретных видов модификаций, которые могут считаться опасными для личностей или общества в целом, и такие модификации могут быть поставлены под прозрачный общественный контроль. Всё остальное надумано.
        • –13
          Интересно будет послушать эти доводы на суде разделения людей на «вечных» и на прочих холопов.

          Ваш подростковый максимамализм умиляет.
          • +4
            Какой «суд»? Нюрнбергский что ли? Какой «максимализм»?

            Холопы это те, кто боится Будущего и обслуживает из-за этого консервативных эксплуататоров.
            • 0
              Какой «максимализм»?
              Обыкновенный. Например, вы всерьез написали фразу «… могут быть поставлены под прозрачный общественный контроль». :)
              • 0
                Могут быть. См., например, «Реконизм» как альтернативу большому брату.
                • 0
                  В теории могут быть. В еще одной красивой теории, очень логичной и замечательно работающей в голове автора и адептов. Таких теорий за время существования человечества было придумано огромное количество, да вот только ни в каком Городе Солнца мы до сих пор почему-то не живем.
          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        • +2
          Reductio ad Hitlerum.
          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
            • 0
              Про «тот самый толк» я не говорил. Я говорил о том, что, получив средства изменять свое тело, люди (и персонально, и в целом) берут на себя ответственность за то, как будут их использовать, как всегда было с технологиями. И здесь возникает вопрос, что никто толком не знает, какие «перки» будут наиболее полезны/эффективны как для конкретного человека, так и для общества. Простой пример, кто-то решил себя модифицировать и получил способности, скажем, к матану и логике, чтобы принимать разумные решения, быстро кодить и т.п… А потом обстоятельства жизни изменились, допустим наступил золотой век и стали более востребованы люди с большим творческим потенциалом. Этот модифицировавшийся стал лишним. Ситуация очень похожа на то, что несколько раз в нашей стране было с образованием — куча экономистов и юристов, а работать некому. Сейчас похожее начинает происходить с ИТ. И так далее.
              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • +8
      gitgenome://pkaebgebfcangeaafkgbcangpgdibbcj
      
      Вышло обновление плагина "третий глаз".
      add: Улучшено восприятие дальнего ультрафиалета, расширен цветовой охват.
      bugfix: Устранен редкий баг с непрекращающимся миганием после чихания.
      
      [Установить сейчас] [Установить позже]
      
      
    • 0
      Мне кажется, что предсказание будущего на базе имеющегося опыта окончательно дискредитировало себя еще в начале прошлого века.
      • 0
        Предсказание? Проектирование.
        • 0
          Проектирование подразумевает учет всех значимых факторов, а во всех более-менее сложных вопросах множество этих факторов неисчислимо. Примерно как вышло с завозом кроликов в Австралию.
  • +3
    В результате, говорит Левин, была получена единственная существующая на сегодня механистическая модель, которая объясняет, как именно генетический код превращается в живого червя.


    Думаю статья-перевод объяснения был бы прекрасным дополнением к данной статье. Мог бы кто-нибудь его подготовить?
  • +3
    Не очень про ИИ, на самом деле. Генетические алгоритмы это больше из области оптимизации.
    • +1
      Во-первых, в статье ни слова об генетических алгоритмах.

      Во-вторых, разве оптимизация не относится к задачам ИИ?
      • +1
        В статье написано «эволюционные вычисления». Это как раз более правильное название для того, что обычно называют «генетическими алгоритмами».
        • 0
          Слона-то я и не заметил.
  • 0
    Прочитал заголовок и понял, что будущее уже здесь.
    • +7
      Это вопиющее нарушение традиций! После «что» должно быть предположение об имени автора поста.
  • +2
    Во вконтактике на картинке сделана надпись «Планария удивлена прогрессом в области ИИ». Поржал. :))))
    Планария известна среди исследователей ИИ как раз тем, что её малюсенькая нервная система была полностью картирована и сторонники теории коннектома самоуверенно заявляли, что они сейчас все эти нейрончики смоделируют и получится модель поведения червячки. Результат — оглушительное фиаско.

    Теперь сторонники коннектома как самого важного в мозге выбивают миллиарды под проекты картирования и симуляции мозгов уже кошек и даже людей. Но планарию так до сих пор и не сумели осилить.
    • +1
      Где можно подробнее почитать?
      • +2
        Вероятнее всего автор предыдущего коментария перепутал Планарию с C. elegans www.wormatlas.org
        Думаю здесь будет уместно процитировать Ника Бострома
        The complete connectivity matrix of these neurons has been known since the mid-1980s, when it was
        laboriously mapped out by means of slicing, electron microscopy, and hand-labeling of specimens. But knowing merely which neurons are connected with which is not enough. To create a brain emulation one would also need to know which synapses are excitatory and which are inhibitory; the strength of the connections; and various dynamical properties of axons, synapses, and dendritic trees. This information is not yet available even for the small nervous system of C. elegans (although it may now be within range of a targeted moderately sized research project)

      • 0
        Я эпически лоханулся и перепутал планарию с нематодой. Как тут уже все в комментариях заметили, но комментирование у меня раз в день, так что поправиться не мог. Это тоже червяк, но совершенно другого типа. Если вгуглить «моделирование нервной системы нематоды» на вас выпадет куча ссылок, включая и тут на гиктаймсе.

        На сколько я слышал потенциалы и знаки связей нейронов уже тоже промеряны, но не помогло. Новосибирцы пытались даже вместе с некоторой моделью тела червяка моделировать. Лично мне кажется наиболее обоснованной попыткой, но нобилевскими лауреатами тоже не стали. Замоделировать поведение увы не получается.
    • 0
      Подпись вообще-то моя, её можно видеть в данной статье под фото.
      А вы перепутали планарию с C. elegans

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.