Virüslerin hızlı bir şekilde evrimleşme konusunda esrarengiz bir yeteneği vardır. Kovid-19 bunun çarpıcı bir örneği. Virüs betadan deltaya ve omikron'a mutasyona uğradıkça, salgın devam etti ve dünya kapandı. Bilim insanları aşıları ve tedavileri yeni varyantlara uyarlamak için çabalıyordu. Virüs üstün geldi; yakalamaca oynuyorduk.

bir yapay zeka Harvard Üniversitesi tarafından geliştirilen bir teknoloji, yeni varyantları gelmeden önce tahmin etmemizi sağlayarak gidişatı değiştirebilir. EVEscape olarak adlandırılan yapay zeka, viral evrim için bir tür "kahanet" makinesidir.

Toplanan verilerle ilgili eğitim verildi önce Pandeminin ardından algoritma, Kovid-19'da sık görülen mutasyonları ve rahatsız edici varyantları tahmin edebildi ve varyantlarla ilgili olarak da geleceğin bir listesini oluşturdu. Aracın kalbi, tıpkı güç verenler gibi üretken bir yapay zeka modelidir. DALL-E or ChatGPTancak viral mutasyonları daha iyi yansıtmak için dikkatle seçilmiş birkaç biyolojik faktör içerir.

Araç yalnızca Kovid-19 için geliştirilmedi: Ayrıca grip virüslerinin, HIV'in ve gelecekteki salgınlara yol açabilecek yeterince araştırılmamış iki virüsün varyantlarını da doğru bir şekilde tahmin ediyor.

"Virüslerdeki çeşitliliği tahmin edip edemeyeceğimizi ve yeni varyantları tahmin edip edemeyeceğimizi bilmek istiyoruz." şuraya Harvard Tıp Fakültesi Blavatnik Enstitüsü'nde çalışmayı yöneten Dr. Debora Marks. "Çünkü eğer yapabilirsek, bu aşıların ve tedavilerin tasarlanması açısından son derece önemli olacak."

Pandeminin akut evreleri sırasında viral mutasyonları tahmin etmek için yapay zekanın kullanılması yönünde güçlü bir baskı vardı. Yararlı olsa da çoğu model, mevcut değişkenler hakkındaki bilgilere dayanıyordu ve yalnızca kısa vadeli tahminler üretebiliyordu.

EVEscape ise bunun aksine, bir virüsün kökenine göz atmak için evrimsel genomiği kullanıyor, bu da daha uzun tahminler ve potansiyel olarak ileriyi planlayıp karşılık vermek için yeterli zaman sağlıyor.

Çalışma yazarı Dr. Noor Youssef, "Geleceğe yönelik aşıları ve tedavileri nasıl tasarlayabileceğimizi bulmak istiyoruz" dedi.

Evrimleşmek için Evrimleşti

Her ne kadar virüsler doğal seçilimin baskılarına karşı son derece uyumlu olsalar da, yine de diğer canlılar gibi evrimleşiyorlar. Genetik materyalleri rastgele mutasyona uğrar. Bazı mutasyonlar konakçıları enfekte etme yeteneklerini azaltır. Bazıları ise konakçılarını çoğalmadan önce öldürürler. Ancak bazen virüsler, böceğin çoğalması ve kontrol edilemeyen bir yangın gibi yayılması için konağı yeterince sağlıklı tutan Goldilocks varyantına rastlar. Virüslerin hayatta kalması için harika olan bu varyantlar, tıpkı Kovid-19 örneğinde olduğu gibi insanlık için küresel felaketlere yol açıyor.

Bilim adamları uzun süredir viral mutasyonları ve etkilerini tahmin etmeye çalışıyorlar. Ne yazık ki olası tüm mutasyonları tahmin etmek imkansızdır. Tipik bir koronavirüsün yaklaşık 30,000 genetik harfi vardır. Potansiyel varyantların sayısı tüm seçeneklerden daha fazladır. temel parçacıklar—yani elektronlar, kuarklar ve diğer temel parçacıklar—evrende.

Yeni çalışma daha pratik bir çözüme odaklandı. Her değişkeni haritalamayı unutun. Sınırlı verilerle en azından tehlikeli olanları tahmin edebilir miyiz?

Haydi Kötü Adam Oynayalım

Ekip döndü EVE, daha önce insanlarda hastalığa neden olan genetik varyantları avlamak için geliştirilmiş bir yapay zeka. Algoritmanın temelinde, yalnızca insan uzmanlığına dayanmadan protein fonksiyonunu tahmin edebilen derin, üretken bir model yer alıyor.

Yapay zeka evrimden öğrendi. Geçmişe göz atmak için hominin kuzenlerinin iskeletlerini karşılaştıran arkeologlar gibi, yapay zeka da türler arasındaki proteinleri kodlayan DNA dizilerini taradı. Strateji insanlarda sağlık açısından kritik olan genetik varyantlar (örneğin kanser veya kalp sorunlarıyla ilişkili olanlar) ortaya çıktı.

"Bu üretken modelleri, evrimsel bilgilerden inanılmaz şeyler öğrenmek için kullanabilirsiniz; veriler, ortaya çıkarabileceğiniz gizli sırlara sahiptir." şuraya Marks.

Yeni çalışma, EVE'yi virüslerdeki genetik varyantları tahmin etmek için yeniden eğitti. Konseptin ilk kanıtı olarak, Kovid-2'un arkasındaki virüs olan SARS-CoV-19'yi kullandılar.

Anahtar, virüsün biyolojik ihtiyaçlarını yapay zekanın veri setine entegre etmekti.

Bir virüsün temel dürtüsü hayatta kalmaktır. Hızla mutasyona uğruyorlar, bu da bazen aşıları veya antikor tedavilerini atlatabilecek genetik değişikliklere yol açıyor. Ancak aynı mutasyon, virüsün konakçıya tutunma ve çoğalma yeteneğine zarar verebilir; bu bariz bir dezavantajdır.

Bu tür mutasyonları dışlamak için yapay zeka, pandemiden önce keşfedilen geniş bir yelpazedeki koronavirüslerin (örneğin orijinal SARS virüsü ve "soğuk algınlığı" virüsü) protein dizilerini karşılaştırdı. Bu karşılaştırma viral genomun hangi bölümlerinin korunduğunu ortaya çıkardı. Bu genetik görevliler virüsün hayatta kalması için temel oluşturur. Diğer koronavirüsler ve SARS-CoV-2 ortak bir genetik atayı paylaştığından, bu genlerdeki mutasyonlar muhtemelen geçerli varyantlar yerine ölümle sonuçlanacaktır.

Buna karşılık yapay zeka, spike proteinlerinin virüsün çoğunlukla evrim geçirmesi muhtemel esnek bileşeni olduğunu öngördü. Virüsün yüzeyinde yer alan bu proteinler halihazırda aşıların ve antikor tedavilerinin hedefi konumunda. Bu proteinlerdeki değişiklikler mevcut tedavilerin etkinliğini azaltabilir.

Geleceğe Dönüş

Bir salgını analiz ederken geriye bakış 20/20'dir. Ancak bir sonraki salgını daha başlangıç ​​aşamasında durdurmak istiyorsak, yetişmeye çalışmak yerine, ne olabileceğine dair bir fikir sahibi olmak çok önemli.

Ekip, yapay zekanın tahmin gücünü test etmek için tahminlerini GISAID (Tüm Grip Verilerinin Paylaşılmasına Yönelik Küresel Girişim) veri tabanıyla eşleştirerek tahminlerin doğruluğunu ölçtü. Adına rağmen veri tabanı 750,000 benzersiz koronavirüs genetik dizisi içeriyor.

EVEscape, yayılma olasılığı en yüksek varyantları (örneğin, delta ve omicron) belirledi ve en iyi tahminlerinin yüzde 50'si Mayıs 2023 itibarıyla pandemi sırasında görüldü. önceki makine öğrenimi Yönteme göre EVEscape, mutasyonları tahmin etmede ve hangi varyantların antikor tedavilerinden kaçma olasılığının yüksek olduğunu tahmin etmede iki kat daha başarılıydı.

Geçmişi Hatırlamak

EVEscape'in süper gücü diğer virüslerle birlikte kullanılabilmesidir. Son üç yıldır Kovid dikkatimizi yoğunlaştırdı. Ancak daha az bilinen virüsler sessizce gizleniyor. Örneğin Lassa ve Nipah virüsleri Batı Afrika ve Güneybatı Asya ülkelerinde ara sıra ortaya çıkıyor ve pandemik potansiyele sahip. Virüsler antikorlarla tedavi edilebilir ancak hızla mutasyona uğrarlar.

Ekip, EVEscape'i kullanarak, antikorlardan kaçtığı bilinenler de dahil olmak üzere bu virüslerdeki kaçış mutasyonlarını tahmin etti.

Evrimsel genetiği ve yapay zekayı birleştiren çalışma, "gelecekteki başarının anahtarının geçmişi hatırlamaya dayandığını" gösteriyor. şuraya Dr. Çalışmaya dahil olmayan, Maryland'deki Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi ve Ulusal Tıp Kütüphanesi'nden Nash D. Rochman ve Eugene V. Koonin.

EVEscape, virüslerin gelecekteki varyantlarını, hatta henüz bilinmeyenleri bile tahmin etme gücüne sahiptir. Bir pandemi riskini tahmin edebilir ve potansiyel olarak bizi bir sonraki salgında bir adım önde tutabilir.

Ekip şimdi bu aracı bir sonraki SARS-CoV-2 varyantını tahmin etmek için kullanıyor. Mutasyonları iki haftada bir takip ediyorlar ve her bir değişkenin potansiyelini sıralayın başka bir Kovid dalgasını tetiklediği için. Veriler Dünya Sağlık Örgütü ile paylaşılıyor kod açıkça mevcuttur.

Rochman ve Koonin'e göre yeni yapay zeka araç seti bir sonraki salgının engellenmesine yardımcı olabilir. Artık "COVID-19'un sonsuza kadar insanlık tarihindeki en yıkıcı salgın olarak bilinmeye devam edeceğini" umabiliriz.

Resim Kredisi: Bir SARS-CoV2 virüs parçacığı / Ulusal Alerji ve Bulaşıcı Hastalıklar Enstitüsü, NIH

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://singularityhub.com/2023/11/13/how-generative-ai-could-help-us-predict-the-next-pandemic/