Умный робот получил «5» по биологии

13 Апр 2010

Инженеры впервые продемонстрировали, что компьютер может принимать необработанные экспериментальные данные и решать сложные биологические задачи, моделируя с нуля.Исследование опубликовано в журнале Physical Biology. Оно является результатом сотрудничества между Джоном П. Виксво – профессором физики живого тела Университета Вандербильта, Майклом Шмидтом и Хидом Липсоном из Корнельского университета,

а также Джерри Дженкинсом из Исследовательской корпорации CFD в Хантсвилле, штат Алабама.

«Мозг» системы, которую Виксво окрестил Автоматизированный биологический исследователь (ABE), является частью программы, которая называется Eureqa, разработанная в Корнельском университете и выпущена в 2009 году.

Eureqa изначально была создана для разработки роботов, минуя обычный этап проб и ошибок, который одновременно является медленным и дорогостоящим. После того, как все получилось, ученые поняли, что она может применяться для решения научных проблем.

Одним из начальных достижений Eureqa было выявление основных законов движения, анализируя движение двойного маятника. На что у Исаака Ньютона ушло несколько лет, Eureqa понадобилось несколько часов работы на персональном компьютере.

В 2006 году Виксов услышал лекцию Хида Липсона о его исследовании и «внезапно я понял, что разработанная Хидом система может быть использована для решения биологических проблем и даже их управления», говорит Виксов. Он и Липсон начали сотрудничать и адаптировали Eureqa для анализа биологических проблем. «Биология является областью, где разрыв между теорией и данными растет очень быстро», говорит Липсон. «Поэтому область больше всего нуждается в автоматизации».

Биологической системой, которую ученые использовали для проверки ABE, был гликолиз – основной процесс выработки энергии в живой клетке. В частности, они сосредоточились на том, каким образом клетки дрожжей контролируют колебания химических веществ, которые появляются во время процесса. Исследователи выбрали эту систему, которая получила название гликолитические колебания, для проведения виртуального испытания программы, поскольку она является одной из наиболее изученных биологических систем контроля.

Дженкинс и Валлабхайосула использовали одну из детальных математических моделей процесса для создания набора данных, согласно измерениям, которые получил бы ученый в разных условиях. Для повышения реализма испытания, исследователи добавили к данным 10 процентов случайных ошибок. Когда они предоставили данные Eureqa, она вывела серию уравнений, которые были почти идентичны известным уравнением.

«Что действительно удивляет, она создала эти уравнения a priori» говорит Валлабхайосула. «Единственное, что знала программа заранее – это действия сложения, вычитания, умножения и деления».

Способность генерировать математические уравнения с нуля отличает ABE от ученого робота Адама, разработанного Росс Кингом и его коллегами из Университета Уэльса в Абериствити. Адам провел генетические эксперименты с дрожжами и получил международную славу два года назад, сделав новое научное открытие без прямого вмешательства человека. Кинг предоставил Адаму дрожжевую модель метаболизма вместе с базой данных генов и белков, участвующих в обмене веществ у других видов. Он также связал компьютер с дистанционно управляемой лабораторией генетики. Это позволило компьютеру генерировать гипотезы, разрабатывать и проводить реальные эксперименты для их проверки.

Интересное в мире

 

Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Информация, расположенная на сайте, является интеллектуальной собственностью владельца сайта либо интеллектуальной собственностью указанных первоисточников информации и охраняется российскими законами об авторском праве и интелектуальной собственности, а также международными договорами РФ.

Познавательный портал МИР-Х