خوارزميات تستخدمها شركات مثل نتفليكس قد تفك شفرة اللغة البيولوجية لأمراض الأعصاب الدهنية

الخوارزميات القوية التي تستخدمها شركات مثل نتفليكس و فيسبوك وأمازون قد يكون لها تأثير كبير في مجال الرعاية الصحية. لقد أظهرت القدرة على التنبؤ باللغة البيولوجية للسرطان وأمراض الأعصاب الدهنية الأخرى مثل مرض آلزهايمر.

تمت هذه المبادرة من قبل أكاديميين في كلية سانت جون، جامعة كامبريدج، الذين قدموا بيانات كبيرة تم إنتاجها على مدى عقود إلى نموذج لغة كمبيوتر. كان الهدف هو رؤية ما إذا كان يمكن للذكاء الاصطناعي (AI) إجراء اكتشافات أكثر تقدمًا من البشر، ووجدوا ذلك بالفعل مع قدرة التكنولوجيا على فك شفرة اللغة البيولوجية.

نشرت الدراسة في المجلة العلمية PNAS، مصطوبة ” تعلم قواعد اللغة الجزيئية للتراكيب البروتينية من محددة التسلسل والتعيينات.” وفقًا للخبراء، يمكن استخدامها ل”تصحيح الأخطاء النحوية داخل الخلايا التي تسبب الأمراض.”

أستاذ تووماس نوولز هو المؤلف الرئيسي للورقة وزميل في كلية سانت جون.

“جلب تقنية التعلم الآلي إلى البحث في أمراض الأعصاب الدهنية والسرطان هو تغيير لعبة. في النهاية، الهدف سيكون استخدام الذكاء الاصطناعي لتطوير أدوية مستهدفة لتخفيف الأعراض بشكل كبير أو منع حدوث الخرف على الإطلاق.”

خوارزميات قوية

خوارزميات التعلم الآلي التي تستخدمها شركات مثل نتفليكس وفيسبوك تقدم تنبؤات متعلمة جيدًا حول المستهلكين وما سيفعلونه بعد ذلك. هذا ما يحدث عندما يوصي نتفليكس بفيلم جديد أو يوصي فيسبوك بصديق جديد. يمكن لمساعدي الصوت مثل أليكسا وسيري التعرف على الأفراد على الفور والاستجابة.

الدكتور كادي ليز سار هو المؤلف الأول للورقة وزميل أبحاث في كلية سانت جون. استخدم تقنية مماثلة لتدريب نموذج لغة كبير، الذي يهدف إلى تحديد ما يحدث للبروتينات أثناء المرض.

“الجسم البشري هو موطن لألاف وألاف من البروتينات ولا يزال العلماء لا يعرفون وظيفة العديد منهم. سألنا نموذج لغة شبكية عصبية أن يتعلم لغة البروتينات”، قال.

“سألنا برنامجًا محددًا لتعلم لغة التكثيفات البيولوجية المتغيرة الشكل — قطرات من البروتينات الموجودة في الخلايا — التي يحتاج العلماء حقًا إلى فهمها لفك شفرة لغة الوظيفة البيولوجية والخلل التي تسبب السرطان وأمراض الأعصاب الدهنية مثل آلزهايمر. وجدنا أنه يمكن أن يتعلم، دون أن يُخبر صراحة، ما اكتشفه العلماء بالفعل عن لغة البروتينات على مدى عقود من البحث”.

يعتقد العلماء أن هناك عدة مئات من أمراض الأعصاب الدهنية، وأكثرها شيوعًا هو مرض آلزهايمر وباركنسون وهنتنغتون. يؤثر مرض آلزهايمر على 50 مليون شخص حول العالم، وخلال المرض، تتجمع البروتينات وتقتل الخلايا العصبية السليمة.

التكثيفات البروتينية وتكنولوجيا معالجة اللغة الطبيعية

مع الدماغ السليم، يمكن التخلص من هذه الكتل من البروتينات بشكل فعال. وفقًا لنتائج أحدث، يعتقد العلماء الآن أن بعض البروتينات غير المنظمة تشكل تكثيفات، وهي قطرات سائلة من البروتينات. لا تملك هذه القطرات غشاء وتتمزج بحرية مع بعضها البعض، ويمكنها التكوين وإعادة التكوين.

“التكثيفات البروتينية لفتت مؤخرًا الكثير من الاهتمام في العالم العلمي لأنها تتحكم في أحداث رئيسية في الخلية مثل التعبير الجيني — كيف يتم تحويل الدنا إلى بروتينات — والتركيب البروتيني — كيف تصنع الخلايا البروتينات”، قال أستاذ نوولز.

“أي عيوب تتعلق بهذه القطرات البروتينية يمكن أن تؤدي إلى أمراض مثل السرطان. هذا هو السبب في أن جلب تقنية معالجة اللغة الطبيعية إلى البحث في الأصول الجزيئية للخلل البروتيني أمر حيوي إذا كنا نريد أن نتمكن من تصحيح الأخطاء النحوية داخل الخلايا التي تسبب المرض”، واصل.

“قمنا بتغذية الخوارزمية بجميع البيانات الموجودة حول البروتينات المعروفة حتى تتمكن من التعلم والتنبؤ بلغة البروتينات بنفس الطريقة التي تتعلم بها هذه النماذج اللغة البشرية وكيف يعرف واتساب كيف يقترح كلمات لاستخدامها”، قال الدكتور سار.

“ثم كنا قادرين على سؤالها عن القواعد النحوية المحددة التي تؤدي فقط إلى تكوين بعض البروتينات لتكثيفات داخل الخلايا. إنه مشكلة صعبة جدًا وفك شفرتها سيساعدنا على التعرف على قواعد لغة المرض”، واصل الدكتور سار.

المحرك الرئيسي وراء هذا التقدم في التكنولوجيا هو زيادة البيانات المتاحة، وزيادة قوة الحوسبة، والتقدم التقني. يمتلك التعلم الآلي القدرة على تحويل البحث في هذه المجالات بشكل كبير، مما يتيح اكتشافات قد لا تكون ممكنة.

وفقًا للدكتور سار، “يمكن للتعلم الآلي أن يكون خاليًا من قيود ما يعتقده الباحثون أنه أهداف الاستكشاف العلمي وسوف يعني ذلك اكتشاف اتصالات جديدة لم نفكر فيها بعد. إنه حقًا أمر مثير جدًا”.

الشبكة الجديدة متاحة للباحثين في جميع أنحاء العالم، ويتزايد عدد العلماء المشاركين.