استمع إلى المقال

باعتبارها أصغر الوحدات الحية، تعتبر الخلايا مفتاحا لفهم المرض، ومع ذلك لا يزال الكثير عنها غير معروف، وهنا يأتي دور الذكاء الاصطناعي، حيث قد يساعدنا في الإجابة على العديد من الأسئلة وتطبيق تلك المعرفة لتحسين الصحة في جميع أنحاء العالم، إذا تمكن الباحثون من الوصول إلى هذه التقنيات الجديدة القوية وتسخيرها.

مبادرة مارك زوكربيرج

في خطوة جديدة، أعلن مارك زوكربيرج عن تمويل مبادرة تشان زوكربيرج، عملية بناء نظام حاسوبي ضخم للأبحاث الطبية مكون من أكثر من ألف وحدة معالجة رسوميات رائدة من نوع “H100” المستخدمة ضمن الخوادم التي تركز على الذكاء الاصطناعي.

بمجرد اكتماله، من المتوقع أن يكون نظام الحوسبة الجديد واحدا من أكبر مجموعات الذكاء الاصطناعي المستخدمة في الأبحاث غير الربحية، لكنه لن يكون كبيرا مثل الأنظمة المماثلة المستخدمة لتطوير المنتجات التجارية في القطاع الخاص.

نظام الحوسبة الجديد يوفر للمجتمع العلمي القدرة على الوصول إلى النماذج التنبؤية للخلايا السليمة والمريضة، وهو ما يؤدي إلى اكتشافات جديدة رائدة يمكن أن تساعد في علاج جميع الأمراض أو الوقاية منها أو إدارتها بحلول نهاية هذا القرن.

مجموعة الحوسبة العالية الأداء، التي تضم أكثر من ألف وحدة معالجة رسومية، تتيح الذكاء الاصطناعي ونماذج اللغة الكبيرة للطب الحيوي على نطاق واسع.

في الوقت الحالي، تعد البنية التحتية الموسعة والقوية باهظة التكلفة بالنسبة للعديد من المنظمات، وخاصة مؤسسات البحث الأكاديمي.

نتيجة لذلك، فإن مجموعة وحدات معالجة الرسومات الممولة من مارك زوكربيرج تعد واحدة من أوائل المجموعات المشغلة للنماذج المتاحة بشكل مفتوح للخلايا البشرية، وذلك للسماح للباحثين بتسريع عملهم بشكل تعاوني.

التطبيقات الحالية للذكاء الاصطناعي التي طورها فريق تكنولوجيا العلوم في مبادرة تشان زوكربيرج تشمل “CellGuide”، وهي موسوعة تفاعلية مجانية مع تعريفات تم إنشاؤها بواسطة “ChatGPT” 

هذه الموسوعة توفر للباحثين بسرعة معلومات أساسية حول أكثر من 700 نوع من الخلايا وأنواع الخلايا الفرعية، بما في ذلك التعريفات وجينات العلامات الأساسية والحسابية. 

الذكاء الاصطناعي والصحة

الذكاء الاصطناعي تنبأ ببنية جميع البروتينات المعروفة تقريبا، وقدمت أنظمته مساهمات كبيرة في دراسة علم الأحياء البشري.

من بين المنصات الشهيرة، يستطيع “AlphaFold” من “جوجل” التنبؤ بهياكل البروتين، حيث دربته الشركة على ما يعادل 50 عاما من البيانات المجمعة بعناية، وتمكن في 5 سنوات فقط من حل لغز بنية البروتين.

في حين يمكن لمنصة “RadImageGAN” من “إنفيديا” اكتشاف مجموعة واسعة من الحالات الطبية، بما في ذلك السكتة الدماغية والنوبات القلبية والسرطان.

كما تمتلك “ميتا” النموذج اللغوي البروتيني “ESM” الذي لم تدربه الشركة على الكلمات بل على أكثر من 60 مليون تسلسل بروتين، ويستخدم لمجموعة واسعة من التطبيقات، مثل التنبؤ بهياكل البروتين وتأثيرات الطفرات من تسلسل واحد.

التعقيد المتزايد لمجموعات البيانات العلمية وحجمها وإمكانية الوصول إليها، فضلا عن الارتفاع السريع في أساليب الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي القابلة للتطوير، يخلق فرصة فريدة لتطبيق التطورات في نماذج اللغات الكبيرة في الطب الحيوي.

جلب قوة الذكاء الاصطناعي التوليدي إلى علم الأحياء يسمح للباحثين بدمج هذه التطورات التكنولوجية في عملهم، الأمر الذي يسرع الجهود المبذولة لعلاج جميع الأمراض أو الوقاية منها أو إدارتها.

نماذج الذكاء الاصطناعي يمكنها أن تتنبأ بكيفية استجابة الخلية المناعية للعدوى، وما يحدث على المستوى الخلوي عندما يولد طفل مصاب بمرض نادر، أو حتى كيف يستجيب جسم المريض لدواء جديد.

هذه النماذج التنبؤية تدرب عبر مجموعات البيانات، مثل تلك المدمجة في أداة “CELLxGENE”، التي تضم أكبر مجموعة من مجموعات البيانات الموحدة للخلية الواحدة، مع أكثر من 50 مليون خلية. 

مستقبلا، يأمل العملاء أن يساعد الذكاء الاصطناعي في محاكاة كل نوع من الخلايا في كل من الحالات الصحية والمرضية.

كما يأملون أن يساعد في معرفة كيف من المحتمل أن تحدث الظواهر البيولوجية البعيدة المنال، بما في ذلك كيفية ظهور الخلايا، وكيف تتفاعل عبر الجسم، وكيف تؤثر التغيرات المسببة للأمراض عليها.

في الختام، لا شك بأن الذكاء الاصطناعي يخلق فرصا جديدة في الطب الحيوي، ويؤدي بناء مجموعة الحوسبة العالية الأداء المخصصة لأبحاث علوم الحياة إلى تسريع التقدم في الأسئلة العلمية المهمة حول كيفية عمل الخلايا، كما أن تطوير نماذج رقمية قادرة على التنبؤ بجميع أنواع الخلايا وحالاتها من الجينوم يساعد الباحثين على فهم الخلايا بشكل أفضل وكيف تتصرف في الصحة والمرض.