מיקרוסופט חושפת את Quine: מערכת AI שמנסה לבנות "מודל עולם" של הביולוגיה

זרוע המחקר של מיקרוסופט, Microsoft Research, הציגה את Quine, מאמץ מחקרי לבניית "מודל עולם" (world model) רב-מודאלי של הביולוגיה. המערכת כוללת גם סביבת עבודה אינטראקטיבית, שבמיקרוסופט מכנים harness, והיא מחברת בין מודלי AI, כלים מדעיים, הספרות המקצועית והחוקרים עצמם. לפי החברה, בשיתוף עם חוקרים ממכון Broad של הרווארד ו-MIT, המערכת שימשה לדירוג תרכובות שצפוי שיעבירו גידולים סרטניים למצב שנוח יותר לטיפול. כמה מהמועמדות שדורגו בראש הרשימה אומתו בכמה סוגים של ניסויי מעבדה.

מה זה "מודל עולם" של ביולוגיה

במיקרוסופט מגדירים מודל עולם כמערכת שעושה שלושה דברים: מייצגת את המצב של מערכת ביולוגית, חוזה איך המצב ישתנה בתגובה להתערבות, ומנתחת את ההשלכות של ההתערבות כמה צעדים קדימה. לדברי החברה, מערכת כזו לא אמורה להחליף ניסויים. התפקיד שלה הוא לאפשר לחוקרים להשתמש בחישוב כדי לבחון רעיונות, להציע כיוונים ולדרג אותם לפני שמשקיעים בהם משאבי מעבדה יקרים ומוגבלים.

המודל לומד ייצוגים משותפים לכמה סוגי מידע ביולוגי ולכמה רמות של התבוננות, בהן רצף גנטי, מבנה, תפקוד ומצב התא. הרעיון שמנחה את הגישה, כפי שמיקרוסופט מתארת אותו, הוא שהביולוגיה לא מתחלקת לתחומים מסודרים כמו שהמודלים והכלים הקיימים נוטים לחלק אותה. גנים משפיעים על חלבונים, חלבונים פועלים זה על זה בתוך התא, תאים מתארגנים לרקמות, וכל ניסוי משנה את מה שהמדענים יודעים ואת השאלות שהם שואלים בהמשך.

למה עכשיו

מיקרוסופט מסבירה שגם אחרי השיפורים בטכניקות הניסוי ובקצב העבודה במעבדות, הביולוגיה עדיין מוגבלת בזמן ובמורכבות. ניסויים לוקחים זמן, מחזורי העבודה ארוכים, ורבות מהשאלות החשובות כוללות מרחבי אפשרויות גדולים מדי כדי לבדוק את כולם בניסויים בלבד. במקביל, לדברי החברה, מודלי יסוד (foundation models) ומודלים שמסוגלים להסיק מסקנות בכמה שלבים (reasoning models) מראים יכולות שחורגות מזיהוי דפוסים. טכניקות שפותחו במקור לעיבוד שפה אנושית התאימו במידה רבה גם לייצוג מערכות ביולוגיות.

החברה מציינת שהיא עוסקת בשילוב של חישוב וביולוגיה כבר יותר משני עשורים, בתחומים כמו אימונולוגיה, וירולוגיה, גנומיקה, דימות ביו-רפואי, ביולוגיה של התא והנדסת חלבונים. את Quine היא מציגה כ"צעד ראשון" לקראת חזון שבו מדענים, מודלים וניסויים עובדים יחד בלולאה שהולכת ומאיצה.

מי יוכל להשתמש בזה

בשלב הראשון לא מדובר במוצר מסחרי. במסגרת תוכנית Quine Fellows, קבוצה של מדענים תקבל גישה למערכת כדי לקדם את המחקר שלה ולהחזיר משוב מדעי. מיקרוסופט מדגישה ש-Quine היא טכנולוגיה מחקרית ניסיונית המיועדת למחקר בלבד ולא לשימוש קליני או רפואי. לדבריה, התוצרים שלה עלולים להיות חלקיים או שגויים, ולכן הם צריכים לעבור בדיקה של חוקרים מוסמכים ואימות ניסויי. החברה מציינת שככל שהטכנולוגיה תבשיל היא מתכוונת להרחיב את הגישה דרך מוצרים כמו Microsoft Discovery.

המשמעות

הסיפור כאן הוא ככל הנראה פחות מודל בודד ויותר הגישה שמאחוריו. במקום כלי נפרד לכל סוג מידע, כמו חיזוי מבנה חלבונים או ניתוח נתוני תאים, מיקרוסופט מנסה לבנות מערכת אחת שמחברת בין רמות שונות של הביולוגיה ומשתלבת בתהליך המחקר עצמו. התוצאות הראשונות עם מכון Broad מראות שהגישה יכולה לעזור לבחור מועמדים לניסוי. עם זאת, הדרך מדירוג תרכובות ואימות במעבדה ועד טיפול בפועל ארוכה, ומיקרוסופט עצמה מסייגת את השימוש במערכת למחקר בלבד. המבחן האמיתי יהיה ככל הנראה המשוב של החוקרים שיקבלו גישה במסגרת תוכנית ה-Fellows.