الروبوتات تحل مكان البشر في معامل التحاليل.. قريبًا

نجح مختبر “ذاتي القيادة”، يشتمل على معدات روبوتية موجهة بواسطة نموذج ذكاء اصطناعي بسيط، في إعادة هندسة الإنزيمات دون أي تدخلات بشرية، باستثناء إصلاح الأجهزة في بعض الأحيان.

ويقول هيكتور جارسيا مارتن، عالم الفيزياء والأحياء التركيبية بمختبر لورانس بيركلي الوطني في بيركلي، كاليفورنيا: "إنه عمل متطور، حيث تقوم المختبرات ذاتية القيادة بدمج المعدات الروبوتية مع نماذج التعلم الآلي القادرة على توجيه التجارب وتفسير النتائج لتصميم إجراءات جديدة.

هندسة البروتين

ويقول الباحثون، بحسب ما نشر في موقع “nature”: “إن الأمل هو أن تعمل المختبرات المستقلة على تحفيز العملية العلمية والتوصل إلى حلول، ربما لم يفكر فيها البشر بمفردهم، فإن هندسة البروتين هي عملية تطوير البروتينات المفيدة أو القيمة في جسم الإنسان”.

وتعتبر هندسة البروتينات مهمة مثالية للمختبرات ذاتية القيادة، حسبما يقول فيليب روميرو، مهندس البروتين بجامعة ويسكونسن ماديسون، الذي قاد الدراسة 1، التي نُشرت في 11 يناير في مجلة “Nature Chemical Engineering”.

وتميل الأساليب التقليدية إلى الاعتماد على تطوير مقايسة لخاصية معينة، مثل نشاط الإنزيم، ثم فحص أعداد كبيرة من الإصدارات المتحورة من البروتين. 

معدات المختبر

ويعد النظام الذي أنشأه فريق روميرو مدعوم بنموذج بسيط نسبيًا للتعلم الآلي، ويربط تسلسل البروتين بوظيفته، ويقترح تغييرات في التسلسل لتحسين الوظيفة، فهو يسلم تسلسلات البروتين للاختبار إلى معدات المختبر التي تصنع البروتين، وتقيس نشاطه، ثم تغذي النتائج مرة أخرى إلى النموذج لتوجيه جولة جديدة من التجارب، وفي هذا الصدد يعلق روميرو قائلا: "لقد وضعنا الأمر وننساه".

 

وقد كلف الباحثون مختبرهم الذاتي، بصنع إنزيمات أيضية "التفاعلات الكيميائية التي يستخدمها الجسم للحفاظ على الحياة، ومنها إنتاج الطاقة"، فأنتجت كل حملة من الحملات الأربع نسخًا جديدة من الإنزيمات، التي يمكن أن تعمل في درجات حرارة لا تقل عن 12 درجة مئوية أكثر دفئًا، من البروتينات التي بدأ بها المختبر المستقل.

وقام الباحثون بتعيين نموذج الذكاء الاصطناعي الخاص بهم لإرسال التعليمات إلى هناك، فاستغرقت التجربة بأكملها حوالي 6 أشهر، بما في ذلك توقف لمدة شهرين ونصف، بسبب تأخير الشحن، وتكلف كل 20 جولة حوالي 5200 دولار أمريكي، حسب تقديرات الباحثينن فقد يقضي الإنسان ما يصل إلى عام في القيام بنفس العمل.