Планария удивлена прогрессом в области ИИ / Википедия
Впервые при помощи искусственного интеллекта учёными-биологами было получено решение задачи, над которой они бились более 100 лет. Ими была получена модель, в соответствии с которой плоские черви планарии отращивают утерянные части тела. Это не только первая биологическая модель, полученная искусственным интеллектом, но и в принципе первая подробная модель этого процесса.
Чтобы приблизить мечту человека о выращивании новых органов, учёным требуется понять точный механизм того, как эти органы вырастают у живых организмов. С одной стороны, более-менее известна роль ДНК и генетических компонентов организмов на молекулярном уровне. С другой стороны, непонятно, как на основании этой информации клетки выстраиваются до нужного размера, формы и ориентации. Такими исследованиями и занимаются в частном университете Тафтса, США.
"Большинство современных моделей регенерации — это диаграммы и генетические эксперименты, из которых видно, какие гены за что отвечают. Отлично — но из этого никак не следует, какую же результирующую форму примет организм. Непонятно, как просчитать, что получится из этого набора генов — дерево, осьминог или человек«,- говорит профессор биологии и директор центра регенерации и эволюционной биологии Тафтса, Майкл Левин.
«Большинство моделей показывают некоторые необходимые для этого процесса компоненты, но не показывают, что именно и как влияет на форму. Нам нужны алгоритмы и модели построения организма, которым можно было бы точно следовать и которые бы не были непонятными или двусмысленными. Делаешь по рецепту, и получаешь нужную форму».
Левин в соавторстве с Дэниелем Лобо разработали компьютерный алгоритм, который, используя эволюционные вычисления, строит генетические регуляторные сети. Эти сети, постепенно эволюционируя, учатся предсказывать результаты экспериментов, которые были проведены в реальных лабораториях.
Регуляторные генетические сети в клетках представляют собой наборы различных сегментов ДНК, которые взаимодействуют друг с другом опосредованно, и отвечают за генерацию определённых белков. Учёные искали регуляторную сеть, которая бы, будучи исполненной в каждой клетке виртуального червя, привела к тем же результатам, что и лабораторные эксперименты.
Обучаясь на результатах исследований, алгоритм, в конце концов, научился правильно предсказывать результаты лабораторных экспериментов и выдал модель работы регуляторных сетей. В результате, говорит Левин, была получена единственная существующая на сегодня механистическая модель, которая объясняет, как именно генетический код превращается в живого червя.
«Одним из удивительных открытий стало то, что найденная алгоритмом модель не получилась сложной, запутанной и недоступной для понимания человеком. Напротив, это довольно простая модель, которую легко можно понять,- говорит Левин. — Всё это демонстрирует тот факт, что ИИ может помогать во всех областях науки — не только в обработке больших объёмов данных, но и в поисках значения этих данных».
Комментарии (29)
Imira_crai
09.06.2015 08:07+3В результате, говорит Левин, была получена единственная существующая на сегодня механистическая модель, которая объясняет, как именно генетический код превращается в живого червя.
Думаю статья-перевод объяснения был бы прекрасным дополнением к данной статье. Мог бы кто-нибудь его подготовить?
AlexanderG
09.06.2015 08:36+3Не очень про ИИ, на самом деле. Генетические алгоритмы это больше из области оптимизации.
wormball
09.06.2015 10:22+1Во-первых, в статье ни слова об генетических алгоритмах.
Во-вторых, разве оптимизация не относится к задачам ИИ?
kraidiky
09.06.2015 10:23+2Во вконтактике на картинке сделана надпись «Планария удивлена прогрессом в области ИИ». Поржал. :))))
Планария известна среди исследователей ИИ как раз тем, что её малюсенькая нервная система была полностью картирована и сторонники теории коннектома самоуверенно заявляли, что они сейчас все эти нейрончики смоделируют и получится модель поведения червячки. Результат — оглушительное фиаско.
Теперь сторонники коннектома как самого важного в мозге выбивают миллиарды под проекты картирования и симуляции мозгов уже кошек и даже людей. Но планарию так до сих пор и не сумели осилить.
XimikS
09.06.2015 20:30+1Где можно подробнее почитать?
Stvad
09.06.2015 22:25+2Вероятнее всего автор предыдущего коментария перепутал Планарию с C. elegans www.wormatlas.org
Думаю здесь будет уместно процитировать Ника Бострома
The complete connectivity matrix of these neurons has been known since the mid-1980s, when it was
laboriously mapped out by means of slicing, electron microscopy, and hand-labeling of specimens. But knowing merely which neurons are connected with which is not enough. To create a brain emulation one would also need to know which synapses are excitatory and which are inhibitory; the strength of the connections; and various dynamical properties of axons, synapses, and dendritic trees. This information is not yet available even for the small nervous system of C. elegans (although it may now be within range of a targeted moderately sized research project)
kraidiky
11.06.2015 07:07Я эпически лоханулся и перепутал планарию с нематодой. Как тут уже все в комментариях заметили, но комментирование у меня раз в день, так что поправиться не мог. Это тоже червяк, но совершенно другого типа. Если вгуглить «моделирование нервной системы нематоды» на вас выпадет куча ссылок, включая и тут на гиктаймсе.
На сколько я слышал потенциалы и знаки связей нейронов уже тоже промеряны, но не помогло. Новосибирцы пытались даже вместе с некоторой моделью тела червяка моделировать. Лично мне кажется наиболее обоснованной попыткой, но нобилевскими лауреатами тоже не стали. Замоделировать поведение увы не получается.
SLY_G Автор
10.06.2015 19:30Подпись вообще-то моя, её можно видеть в данной статье под фото.
А вы перепутали планарию с C. elegans
vxsw
Это именно оно. Конвергенция emerging technologies как она есть. Так однажды шаг за шагом будет смоделирован человек во всех деталях, вплоть до мозга. Это именно то, что в перспективе обещали после секвенирования человеческого генома — не только прочитать код, но и «декомпилировать» его. Так мы узнаем, что конкретно происходит по мере старения и как это пофиксить. Как отрастить утраченный орган или даже целое тело при сохранившейся голове или мозге (в этом может помочь моделирование аналогичных механизмов у других животных). Как модифицировать внешность, другие физические характеристики вплоть до таких, которых раньше у человека не наблюдалось, как адаптироваться к жизни в космосе или на других планетах и т. д. Интересно, какой будет минимальная сложность алгоритма для сколько-нибудь существенных изменений и минимальный объем автономного физического «патча» (например, вируса) для его реализации. Например, для пресловутой «гей-бомбы». С другой стороны, против такой примитивной вирусни и патч будет несложным. Более интересно, насколько активным будет противостояние снаряда и брони в условиях, когда вокруг будет летать много разнообразной биохакерской дряни вдобавок к уже существующей? (и вообще, насколько более значительное качественное изменение в ассортименте и эффективности этих угроз могут внести люди или враждебные ИИ, с учетом уже и так активно эволюционирующих природных экосистем? может быть, как и в с-х, контроль над системой снизит ее разнообразие?) Или мы поставим под контроль и биохакеров с их секвенаторами или пусть даже наноассемблерами, будем глобально мониторить, кто и что разрабатывает (а также что и где мутирует без целенаправленных действий), и вовремя обеспечивать механизмы сдержек и противовесов. И тогда изведем нахрен опасные вирусы и бактерии под корень, оставив только нужные, или снабдим всех обновляемым встроенным антивирусом против актуальных угроз (как сейчас вакцинами). А для полезных модификаций у нас будет своего рода гитхаб или магазин приложений, где можно будет легально себя подкорректировать проверенными методами, со всей медицинской поддержкой и сервисом, или принять участие в эксперименте (тоже с максимальным контролем и возможностью отката в случае проблем). Возможно, некоторые модификации придется регистрировать, как сейчас оружие, вещества и т. п., и это будет предметом политики. Особенно это касается модификаций мозга и сознания. Короче, очень интересная тема именно в плане инфраструктуры с инженерной точки зрения.
AlexanderG
Также это откроет прямой путь к евгенике. Что, ИМХО, потценциально может разрушить общество, т.к. мы до сих пор не научились адекватно понимать, чего мы хотим.
vxsw
Вы так говорите, будто это что-то плохое. Евгеника нацистского толка была злом, потому что подразумевала достижение якобы позитивных общесоциальных целей путем ущемления прав отдельных индивидов. Нацизм вообще базировался на иррационализме и мистике. Напротив, трансгуманизм подразумевает максимально прозрачный и рациональный путь апгрейда для каждой личности. Спорные ситуации возникают только для таких конкретных видов модификаций, которые могут считаться опасными для личностей или общества в целом, и такие модификации могут быть поставлены под прозрачный общественный контроль. Всё остальное надумано.
Scrooge2
Интересно будет послушать эти доводы на суде разделения людей на «вечных» и на прочих холопов.
Ваш подростковый максимамализм умиляет.
vxsw
Какой «суд»? Нюрнбергский что ли? Какой «максимализм»?
Холопы это те, кто боится Будущего и обслуживает из-за этого консервативных эксплуататоров.
nullptr
vxsw
Могут быть. См., например, «Реконизм» как альтернативу большому брату.
nullptr
В теории могут быть. В еще одной красивой теории, очень логичной и замечательно работающей в голове автора и адептов. Таких теорий за время существования человечества было придумано огромное количество, да вот только ни в каком Городе Солнца мы до сих пор почему-то не живем.
SelenIT2
Многим африканцам тоже интересно послушать ваши доводы «на суде разделения людей на имеющих доступ к чистой питьевой воде и на прочих холопов», знаете ли…
AlexanderG
Reductio ad Hitlerum.
SelenIT2
По-моему, наоборот, антиредукция. Редукция «отсюда шаг до евгеники того самого толка, а это ужас-ужас» была как раз в исходной, опровергаемой посылке.
AlexanderG
Про «тот самый толк» я не говорил. Я говорил о том, что, получив средства изменять свое тело, люди (и персонально, и в целом) берут на себя ответственность за то, как будут их использовать, как всегда было с технологиями. И здесь возникает вопрос, что никто толком не знает, какие «перки» будут наиболее полезны/эффективны как для конкретного человека, так и для общества. Простой пример, кто-то решил себя модифицировать и получил способности, скажем, к матану и логике, чтобы принимать разумные решения, быстро кодить и т.п… А потом обстоятельства жизни изменились, допустим наступил золотой век и стали более востребованы люди с большим творческим потенциалом. Этот модифицировавшийся стал лишним. Ситуация очень похожа на то, что несколько раз в нашей стране было с образованием — куча экономистов и юристов, а работать некому. Сейчас похожее начинает происходить с ИТ. И так далее.
SelenIT2
Извините, из той фразы это было неочевидно, честно. Так-то да, любую технологию можно использовать и разумно, и не очень. Но я полагаю, что в первую очередь будут именно фикситься баги и поломки (более полное восстановление после травм, противодействие старению, выключение/блокировка генов наследственных предрасположенностей к болезням и т.п.). В чем, хоть убей, не вижу ничего плохого. А эксперименты с «дополнением» будут примерно как сейчас тату/пирсинги и т.п. модификации своего тела попроще: кто хочет — пусть пробует на свой страх и риск, общество не развалится, большинство будет смотреть на него как на чудака, но кто-то из таких чудаков может вольно или невольно принести большую пользу науке, а значит, и обществу..:)
Stalker_RED
nullptr
Мне кажется, что предсказание будущего на базе имеющегося опыта окончательно дискредитировало себя еще в начале прошлого века.
vxsw
Предсказание? Проектирование.
AlexanderG
Проектирование подразумевает учет всех значимых факторов, а во всех более-менее сложных вопросах множество этих факторов неисчислимо. Примерно как вышло с завозом кроликов в Австралию.