Resumo:
A Microsoft Research lançou recentemente oficialmente um sistema de pesquisa de inteligência artificial chamado Quine, definindo-o como um “modelo de mundo biológico” para o campo das ciências da vida. O sistema foi concebido para ajudar os cientistas a compreender mecanismos biológicos complexos, acelerar o processo de descoberta de medicamentos e promover avanços na investigação de doenças importantes como o cancro.
A Microsoft afirmou que, nas últimas décadas, a empresa continuou a investir em pesquisas na área de biologia computacional, abrangendo imunologia, virologia, genômica, imagens biomédicas, biologia celular e engenharia de proteínas. À medida que a investigação em ciências da vida se torna cada vez mais complexa, os modelos tradicionais muitas vezes só conseguem lidar com dados num único campo, enquanto os sistemas biológicos reais envolvem interações a vários níveis, como genes, proteínas, células e tecidos. Portanto, a equipe de pesquisa queria construir um sistema que pudesse realizar inferências em diferentes escalas e tipos de dados.
Quine consiste em duas partes principais. Um é o modelo mundial biológico, que pode ser treinado em conjunto em vários tipos de dados, como genomas, proteínas, moléculas químicas, RNA, estados celulares e imagens biológicas para estabelecer uma estrutura unificada de representação do conhecimento. A segunda é uma plataforma de pesquisa interativa que conecta literatura científica, ferramentas experimentais, modelos de raciocínio, laboratórios e os próprios pesquisadores científicos para formar um ciclo fechado completo de pesquisa científica.
A Microsoft acredita que o Quine não é usado para substituir experimentos, mas para ajudar os cientistas a selecionar e priorizar possíveis direções de pesquisa antes de investir recursos experimentais caros e demorados. O sistema pode prever o impacto provável de uma intervenção com base no conhecimento existente, melhorando assim a eficiência do desenho experimental.
Quine está sendo usado para estudar o adenocarcinoma ductal pancreático em um estudo colaborativo com o Broad Institute da Universidade de Harvard e o MIT. A equipe de pesquisa procurou testar uma hipótese de longa data de que o comportamento do tumor e a resposta aos medicamentos são influenciados não apenas por fatores genéticos, mas também por alterações nos estados celulares.
Usando o Quine, os pesquisadores analisaram e classificaram milhares de compostos candidatos para encontrar aqueles com maior probabilidade de levar as células tumorais a um estado terapêutico mais favorável. A validação laboratorial subsequente mostrou que os compostos candidatos de alta prioridade selecionados pelo sistema produziram de fato os efeitos esperados mais significativos.
A Microsoft revelou que o trabalho de triagem e verificação de compostos, que no passado poderia levar meses para ser concluído, foi concluído em apenas um fim de semana com a assistência de Quine, desde a triagem até a verificação experimental, encurtando significativamente o ciclo de pesquisa e reduzindo os custos de P&D.
Uma descoberta inesperada também surgiu durante o processo de pesquisa. Além de testar as hipóteses existentes, Quine previu que alguns dos compostos guiariam as células cancerígenas para um terceiro estado celular que não tinha sido previamente focado, e resultados experimentais subsequentes confirmaram esta previsão. Os investigadores acreditam que isto mostra que a inteligência artificial pode não só acelerar o processo experimental, mas também potencialmente ajudar os cientistas a descobrir novas leis biológicas.
Ao mesmo tempo, a Microsoft lançou o programa de pesquisa Quine Fellows, convidando pesquisadores nas áreas de ciências biológicas e medicina a participarem do uso deste sistema e fornecerem feedback à equipe da Microsoft. A empresa espera continuar a melhorar as capacidades do modelo através de cenários reais de pesquisa científica e explorar direções de aplicação mais práticas.
A Microsoft enfatiza que o Quine ainda é uma tecnologia experimental de pesquisa científica e serve apenas para fins de pesquisa e não é adequado para diagnóstico clínico ou tomada de decisões médicas. As conclusões geradas pelo sistema devem ser revisadas por pesquisadores profissionais e verificadas por meio de experimentos reais antes de serem adotadas. À medida que a tecnologia amadurece no futuro, a Microsoft planeia expandir gradualmente o âmbito de utilização de tecnologias relacionadas através de plataformas como o Microsoft Discovery.
À medida que a inteligência artificial se torna cada vez mais envolvida na investigação científica, a Microsoft acredita que sistemas como o Quine deverão tornar-se uma parte importante da futura infra-estrutura de investigação científica. Ao integrar estreitamente o raciocínio computacional com a verificação experimental, os cientistas poderão ser capazes de completar todo o processo, desde fazer perguntas até fazer descobertas mais rapidamente, acelerando assim o desenvolvimento de novos medicamentos e a inovação nas ciências da vida.
Saiba mais:
https://www.microsoft.com/en-us/research/blog/introduzindo-quine-an-ai-research-system-designed-for-the-complexity-of-biology/
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