Нейросети и искусственный интеллект сегодня активно проникают даже в те сферы жизни, о которых невозможно было и подумать. Одной из таких сфер стала область геномного проектирования, в которой в последние годы все чаще обсуждается вопрос о применении нейросетей. Сегодня поговорим о том, каким же образом искусственный интеллект может оказать свое влияние в данной плоскости науки и практики.
Искусственный интеллект и геномное проектирование – что общего может быть у данных двух областей?
Геномное проектирование – область науки, в которой ученые изменяют генетический материал организмов, чтобы получить желаемые свойства. Раньше этот процесс был в основном ручным, но сейчас нейронные сети все чаще используются для решения различных задач.
Нейронные сети, как известно, представляют собой мощные алгоритмы, работающие на основе принципов машинного обучения и способные обнаруживать скрытые закономерности в больших объемах данных. В геномном проектировании они применяются для анализа ДНК, предсказания структуры белков, оптимизации дизайна генетических конструкций. Как утверждают исследователи, уже очень скоро нейросети будут применяться и для создания совершенно новых генетических последовательностей «с нуля».
Одним из наиболее важных и востребованных применений нейронных сетей в геномном проектировании является предсказание структуры белков. Традиционные методы определения пространственной структуры белковых молекул — это очень сложные и дорогостоящие процессы. Однако благодаря возможностям нейросетей исследователи могут гораздо быстрее и эффективнее решать эту задачу, что открывает новые возможности для разработки лекарственных препаратов, ферментов и других полезных белковых продуктов.
Источник: изображение создано при помощи нейросети Dall-E, доступной на сервисе Креатор Проджект
Нейросети также позволяют оптимизировать дизайн генетических конструкций, анализируя огромное количество возможных вариантов, а после – предлагая оптимальные решения. Их работа позволяет значительно ускорить и удешевить процесс создания генетически модифицированных организмов с желаемыми свойствами.
А также к возможностям нейросетей в геномном проектировании относят предсказание функциональности генов, умение классифицировать геномные данные, интеграцию геномных данных и многое другое. Искусственный интеллект способен существенным образом ускорять процессы геномного анализа и производить любую обработку данных намного эффективнее в сравнении с традиционными методами и приемами.
Сможет ли нейросеть создавать новые организмы?
Еще более захватывающее применение нейронных сетей в геномном проектировании — это создание ими принципиально новых генетических последовательностей, не встречающихся в природе. Такие синтетические последовательности могут быть использованы для получения уникальных организмов с ранее недоступными характеристиками. Конечно, это направление связано с серьезными этическими и биологическими рисками, которые необходимо тщательно изучать и контролировать.
Источник: изображение создано при помощи нейросети Dall-E, доступной на сервисе Креатор Проджект
Но пока что, конечно же, речь не идет о совершенно фантастических существах. Это, скорее, будут растения или грибы, использование которых поможет решить какие-либо практические проблемы в той или иной области жизни общества. Например, нейросети могут сконструировать генетические последовательности, позволяющие растениям более эффективно усваивать питательные вещества или обладать повышенной устойчивостью к неблагоприятным условиям окружающей среды. Данная возможность может привести к значительному повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
Другое перспективное направление — создание новых штаммов микроорганизмов с уникальными биохимическими свойствами. Такие «синтетические» бактерии или грибы могут быть использованы в медицине для производства лекарственных препаратов, в промышленности — для получения ценных биохимических соединений, а также в природоохранной деятельности — для очищения загрязненных территорий. Возможности, открываемые данной технологией, действительно впечатляют и могут оказать значительное влияние на самые разные аспекты нашей жизни.
Нейросети — будущее, которое наступило
Нейронные сети уже сыграли ключевую роль в развитии геномного проектирования и будут продолжать играть важнейшую роль в этой области в обозримом будущем. Их использование открывает огромные перспективы для прогресса в биологии, медицине, сельском хозяйстве и многих других сферах человеческой деятельности. Сочетание мощи искусственного интеллекта и глубокого понимания биологических процессов способно привести к настоящим научным прорывам, которые преобразуют нашу жизнь самым невероятным образом.