به نقل از «خبرگزاری برنا»

شناسایی راز های «دی ان ای » با هوش مصنوعی

تاریخ انتشار: ۱۸ آذر ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۵۶۴۵۰۲

محققان با روش « گوفر» توانستند برنامه هوش مصنوعی برای تجزیه و تحلیل ژنوم انسان«دی‌ان‌ای‌» را تعیین کنند و پرده از راز های آن بردارند.

خبرگزاری برنا- زهراوجدانی؛ پژوهشگران سعی کرده‌اند روش‌هایی را که هوش مصنوعی با آن‌ها اطلاعات تولید می‌کند و قوانین و مقرراتی را که هوش مصنوعی هنگام پردازش داده‌ها دنبال یا ایجاد می‌کند، درک کنند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

پیتر کو دانشمند محاسبات و استادیار آزمایشگاه کلد اسپرینگ هاربر در آمریکا می‌خواست بفهمد هوش مصنوعی چگونه پاسخ‌های خود را با دقت تولید می‌کند. او به جای اینکه این را بداند و بپذیرد که خروجی هوش مصنوعی، درست یا دقیق تولید می‌شود، می‌خواست بفهمد که هوش مصنوعی چگونه پاسخ‌های خود را ایجاد می‌کند.

وی می‌گوید: اگر به جای حفظ کردن معادلات، قواعد کلی در مورد ریاضیات را بیاموزید، می‌دانید که چگونه آن معادلات را حل کنید؛ بنابراین به جای اینکه فقط آن معادلات را حفظ کنیم، امیدواریم که این مدل‌ها، حل آن را یاد بگیرند و اکنون می‌توانیم هر معادله‌ای را به آن بدهیم تا حل کند.

کو و هم گروهی هایش، روشی برای یافتن الگو‌ها در پاسخ‌ها و پیش‌بینی‌های جامع ایجادشده توسط هوش مصنوعی ایجاد کردند. پژوهش‌ها اجازه داد تا پژوهشگران بفهمند کدام الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای ایجاد پیش‌بینی در هنگام مطالعه ژنوم انسان بهتر عمل می‌کنند.

ژنوم انسان مجموعه‌ای از دی‌ان‌ای‌ها (DNA) است که در هر سلول یافت می‌شود و هر دی‌ان‌ای حاوی ۲۳ جفت کروموزوم در هسته سلول، همراه با کروموزوم‌های کوچک در میتوکندری سلول است. ژنوم انسان در مجموع شامل سه میلیارد کد است که در هر فرد میلیون‌ها تنوع دارد. اگرچه انسان قادر نیست به سرعت تمام کد‌های دی‌ان‌ای را غربال کند، اما سیستم‌های هوش مصنوعی این توانایی را دارند. هوش مصنوعی همچنین می‌تواند فاکتور‌های مختلفی را که ممکن است انسان هنگام بررسی ژنوم از دست بدهد، شناسایی کند.

این فرآیند نوآورانه که از هوش مصنوعی برای تولید پاسخ‌ها استفاده می‌کند، مرحله‌ای را ایجاد کرده است که داده‌ها را توسط هوش مصنوعی پردازش می‌کند، اما برای پژوهشگران دشوار است که بفهمند چگونه پردازش می‌شود.

کو و گروه پژوهشی وی، یک فرآیند یادگیری ماشین محاسباتی جدید به نام GenOmic Profile-model compreHensive EvaluatorR که با نام گوفر (GOPHER) نیز شناخته می‌شود، ایجاد کردند.

این یک روش جدید است که به پژوهشگران امکان می‌دهد بهترین برنامه هوش مصنوعی را برای تجزیه و تحلیل ژنوم انسان تعیین کنند. این فرآیند به پژوهشگران اجازه می‌دهد تا الگوریتم‌های مختلف را بدون انتخاب تصادفی به صورت روش‌مند ارزیابی کنند.

برنامه‌های هوش مصنوعی بر اساس چهار معیار ارزیابی قضاوت می‌شوند که عبارتند از اینکه نرم‌افزار هوش مصنوعی چقدر زیست‌شناسی ژنوم انسان را یاد می‌گیرد، هوش مصنوعی تا چه حد الگو‌ها و ویژگی‌های مهم را پیش‌بینی می‌کند، چقدر توانایی مدیریت نویز پس زمینه دارد و میزان قابل تفسیر بودن تصمیم‌های آن چقدر است.

این سیستم جدید به این سوال پاسخ می‌دهد که چگونه هوش مصنوعی پیش‌بینی‌های خاص را ایجاد می‌کند.

روش "گوفر" کمک کرد تا پژوهشگران، الگوریتم‌های هوش مصنوعی را کشف کنند و بفهمند که چگونه هوش مصنوعی پاسخ‌های قابل اعتماد و دقیق را تولید می‌کند. این سیستم ملزومات اصلی را برای ایجاد کارآمدترین الگوریتم‌های هوش مصنوعی شناسایی می‌کند.

پژوهشگران بر این باورند که گوفر، به بهینه‌سازی الگوریتم‌های هوش مصنوعی کمک می‌کند تا مردم اعتماد کنند که چیز‌های درست و ضروری را از خروجی هوش مصنوعی یاد می‌گیرند.

بنا بر  آی‌ای، پژوهشگران امیدوارند که روزی هوش مصنوعی بتواند با خواندن کد‌های ژنوم انسان، شیوع بیماری‌ها را پیش‌بینی کند و به منظور خواندن ژنوم انسان و درک آن، گوفر می‌تواند الگوریتم مورد استفاده توسط هوش مصنوعی را برای ایجاد پیش‌بینی ارزیابی کند.

انتهای پیام/

آیا این خبر مفید بود؟ 0 0

نتیجه بر اساس 0 رای موافق و 0 رای مخالف

منبع: خبرگزاری برنا

کلیدواژه: داده دی ان ای علم و فناوری مغز هوش مصنوعی انسان راز ژنوم گوفر

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.borna.news دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرگزاری برنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۵۶۴۵۰۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

هوش مصنوعی در جستجوی راز آلزایمر: ارتباط بین روده و مغز!

 به گزارش تابناک به نقل از عصرایران، به تازگی از یادگیری ماشینی برای پیش بینی نحوه اتصال متابولیت‌های ایجاد شده در روده با گیرنده‌های موجود در روده و مغز استفاده بسیاری شده است.
 

مجموعه‌ای از متابولیت‌ها و جفت‌های متصل شونده به گیرنده که اخیرا توسط محققان ایجاد شده اند، می‌توانند به منظور روشن کردن نقش میکروبیوم در بیماری آلزایمر مورد استفاده قرار گیرند.

محققان کلینیک کلیولند ویژگی‌های بیش از ۱ میلیون جفت بالقوه متابولیت و گیرنده را ارزیابی کرده‌اند تا ببینند که کدام یک از آن‌ها می‌توانند به یکدیگر متصل شوند. با شناسایی متابولیت‌های متصل به گیرنده‌های خاص، محققان توانستند مسیرهای بیولوژیکی را که این متابولیت‌ها ممکن است تحت تاثیر قرار دهند و همچنین هدف برخی از گیرنده‌ها را شناسایی کنند.

مطالعه مورد نظر از طریق مجله سل ریپورتز در اختیار علاقه مندان قرار گرفته است. نویسنده اصلی این تحقیق دکتر Feixiong Cheng، مدیر مرکز ژنوم کلینیک کلیولند، در یک بیانیه مطبوعاتی توضیح داد:

«متابولیت‌های روده کلید بسیاری از فرآیندهای فیزیولوژیکی در بدن ما هستند و همانطور که میدانیم برای هر کلید قفلی وجود دارد. البته مشکل این است که ما ده‌ها هزار گیرنده و هزاران متابولیت در بدن خود داریم و تشخیص اینکه کدام کلید با کدام قفل جفت و جور می‌شود، روندی کند و پرهزینه به شمار می‌رود. به همین دلیل است که تصمیم گرفتیم از هوش مصنوعی استفاده کنیم.»

سلامت روده چگونه بر سلامت مغز تاثیر می‌گذارد؟
وجود برخی متابولیت‌ها در روده تا حدی نشان دهنده حضور باکتری‌های خاص در این محیط است، زیرا این متابولیت‌ها از طریق تجزیه مواد غذایی در روده توسط باکتری‌ها ایجاد می‌شوند.

بیماری آلزایمر پیش از این نیز با تغییرات مشخص در میکروبیوم روده در انسان مرتبط شده است و احتمالا روده به واسطه نقشی که در عملکرد ایمنی دارد بر سلامت مغز اثر می‌گذارد. این مطالعات از طریق سری مجلات ناشر بریتانیایی بایومد مرکزی قابل دسترسی هستند.

دکتر استیو گندرون متخصص ایمونولوژی و غدد درون ریز که در مطالعه اخیر شرکت نداشته، در توضیح مکانیسم‌های احتمالی قیاس زیر را انجام داده است:

«روده را به عنوان یک بازار شلوغ تصور کنید که در آن انواع مواد شیمیایی مبادله می‌شوند. این مواد شیمیایی می‌توانند از جریان خون استفاده و به ایستگاه مرکزی مغز راه پیدا کنند. دانشمندان معتقد هستند که این خط ارتباطی ممکن است بر سلامت مغز اثر بگذارد زیرا اگر بازار (روده) شروع به فروش اقلام نامناسب (مانند مواد شیمیایی التهابی) کند، احتمال ابتلا به زوال مغز وجود خواهد داشت، یعنی همان مشکلی که در آلزایمر می‌بینیم. درست شبیه به این که از مواد فاسد در پخت کیک استفاده شده باشد!»

در حالی که نقش سیستم ایمنی در بیماری آلزایمر به خوبی شناخته نشده است، تحقیقات التهاب را با افزایش خطر ابتلا به این بیماری مرتبط می‌دانند و در این زمینه هم نظر هستند که التهاب مزمن می‌تواند در شروع بیماری مذکور نقش داشته باشد.

دکتر چنگ، نویسنده اصلی مطالعه، اضافه می‌کند: «بیماری آلزایمر یک بیماری چالش برانگیز به دلیل‌عدم وجود درمان موثر است. با این حال محور مغز-روده پتانسیل بالایی به منظور درمان اختلالات مغزی از خود نشان داده است.»

استفاده از هوش مصنوعی برای کشف مسیرهای نهفته در پس بیماری در آلزایمر
اگر بتوان از اتصال مضر متابولیت‌ها با گیرنده‌ها جلوگیری کرد، احتمال ابتلا به بیماری آلزایمر را نیز می‌توان کاهش داد. برای شناسایی جفت‌های متصل شونده، محققانی که در مطالعه حاضر بودند ابتدا یک تجزیه و تحلیل ژنتیکی برای شناسایی رابطه میان ۴۰۸ گیرنده و بیماری آلزایمر انجام دادند.

محققان با استفاده از کد ژنتیکی این گیرنده ها، از منابع هوش مصنوعی (AI) موجود برای پیش بینی شکل پروتئین‌های قابل اتصال، استفاده کردند. این روش دید خوبی از شکل نواحی اتصال گیرنده‌ها به دست می‌دهد.

در ادامه محققان توانستند پیش بینی کنند که کدام متابولیت‌ها و چگونه به این گیرنده‌ها متصل می‌شوند. بیشتر متابولیت‌های کشف شده لیپید یا متابولیت‌های لیپید مانند بودند.

و اما اهداف درمانی جدید برای آلزایمر؟
محققان همچنین چگونگی پاسخ این گیرنده‌ها به میکروبیوم افراد مبتلا به بیماری آلزایمر را بررسی کردند. آن‌ها با بررسی باکتری‌هایی که در میکروبیوم افراد مبتلا به بیماری آلزایمر فراوان هستند، دو متابولیت آگماتین و فنتیل آمین را شناسایی کردند که به ترتیب توسط باکتروئیدس فراژیلیس و رومینوکوک به وفور تولید می‌شوند.

سپس محققان تصمیم گرفتند با استفاده از سلول‌های بنیادی افراد مبتلا به آلزایمر، تاثیر این متابولیت‌ها را بر نورون‌های بیماران زیر نظر بگیرند.

آن‌ها دریافتند که آگماتین سطوح p-tau181، p-tau205، و پروتئین تاو کل را کاهش می‌دهد. مطالعات بیشتر روی فنتیل آمین نیز نشان داد که این متابولیت به طور قابل توجهی سطوح p-tau181، p-tau205 و تاو کل را در نورون‌ها به صورت وابسته به دوز کاهش می‌دهد.

این یک یافته امیدوار کننده است، زیرا تجمع بیش از حد پروتئین تاو با ایجاد بیماری آلزایمر مرتبط است.

چنگ گفت: «در مطالعات کنونی، ما صرفا فسفوریلاسیون تاو را اندازه‌گیری کردیم، زیرا فسفوریلاسیون تاو یک سنجش قوی و دقیق است. ما همچنین در حال انجام مطالعات پیش بالینی (حیوانی) بیشتری برای بررسی دقیق‌تر اثربخشی متابولیت‌های روده (به عنوان مثال، آگماتین) هستیم و ممکن است آن را در آزمایشات آینده و در افراد مسن نیز پیگیری کنیم.»

نویسندگان مطالعه خاطرنشان می‌کنند که ۹۹ درصد از آزمایشات بالینی در مورد مداخلات دارویی برای بیماری آلزایمر موفقیت‌آمیز نبوده است و چنگ اضافه می‌کند که یافته‌های آن‌ها می‌تواند به یک هدف جدید اشاره کند:

«این موضوع دقیقا همان فرضیه ما را شکل می‌دهد: بهبود سلامت روده ممکن است بر سطوح تاو در مغز تاثیر بگذارد، از بیماری آلزایمر پیشگیری یا حتی آن را درمان کند. با این حال، برای بررسی بیشتر این فرضیه به تحقیقات بیشتری در آینده نیاز داریم و اکنون با استفاده از نمونه‌های حیوانی و انسانی روی آن کار می‌کنیم.»