تاثیر هوش مصنوعی در درمان سرطان

به گزارش جماران به نقل از مجله پزشکی محققان دانشگاه کمبریج، با همکاری مدل هوش مصنوعی پیشرفته ChatGPT-4، ترکیبات دارویی نامتعارفی را کشف کرده‌اند که ممکن است در از بین بردن سلول‌های سرطانی مؤثر باشند. این کار با استفاده از داروهای ارزان و بی‌خطری که معمولاً برای درمان کلسترول بالا یا اعتیاد به الکل استفاده می‌شوند، انجام می‌شود.

در یک آزمایش بی‌سابقه، هوش مصنوعی موفق شد ترکیبات دارویی را پیشنهاد دهد که اثربخشی بالاتری نسبت به برخی از درمان‌های مرسوم سرطان سینه نشان دادند و دریچه‌ای به سوی نوع جدیدی از همکاری انسان و ماشین در توسعه درمان‌های سرطان، معروف به "تغییر کاربرد دارو"، گشودند.

محققان گفتند که این نتیجه تصادفی به دست نیامده، بلکه از طریق استفاده از یک مدل زبانی بزرگ، ChatGPT-4، که برای تجزیه و تحلیل حجم زیادی از متون علمی آموزش دیده است، به دست آمده است و به دنبال الگوهای پنهانی می‌گردد که ممکن است نشان‌دهنده پتانسیل درمانی کشف نشده باشند.

محققان خاطرنشان کردند که ایده اساسی پشت این کار در اصل ساده اما از نظر تأثیر بالقوه عمیق است. آیا یک مدل زبانی مانند ChatGPT-4 می‌تواند با خواندن و درک میلیون‌ها صفحه تحقیقات پزشکی که برای هر انسانی بسیار پیچیده هستند، به کشف داروهای جدید سرطان کمک کند؟

تیم کمبریج از طریق یک آزمایش منحصر به فرد که هوش مصنوعی و تحقیقات علمی تجربی را با هم ترکیب کرده بود، به این سوال پاسخ داد.

در مرحله اول آزمایش، دانشمندان از ChatGPT-4 خواستند تا ترکیبات دارویی جدیدی را پیشنهاد دهد که می‌توانند در هدف قرار دادن یک رده سلولی خاص سرطان سینه، یک رده سلولی که به طور گسترده در تحقیقات پزشکی استفاده می‌شود، مؤثر باشند.

دستورالعمل‌های هوش مصنوعی بسیار خاص بودند. دانشمندان از آنها خواستند که از هر دارویی که قبلاً در درمان سرطان استفاده می‌شود، اجتناب کنند و فقط روی داروهایی تمرکز کنند که می‌توانند سلول‌های سرطانی را بدون آسیب رساندن به سلول‌های سالم از بین ببرند. آنها داروهایی را که قبلاً توسط مقامات نظارتی تأیید شده و مقرون به صرفه بودند، در اولویت قرار دادند.

مدل با این دستورالعمل‌ها مطابقت داشت و 12 ترکیب دارویی را پیشنهاد داد. پس از آزمایش این ترکیبات در آزمایشگاه، مشخص شد که سه مورد از آنها مؤثرتر از داروهای استانداردی هستند که در حال حاضر برای درمان سرطان سینه استفاده می‌شوند.

کار به اینجا ختم نشد. نتایج این آزمایش‌ها برای تغذیه مدل به سیستم، در آنچه به عنوان یک سیستم حلقه بسته شناخته می‌شود، استفاده شد، جایی که هوش مصنوعی از نتایج آزمایش یاد می‌گیرد و بر اساس آن داده‌ها گزینه‌های جدیدی را پیشنهاد می‌دهد. ChatGPT-4 چهار ترکیب دارویی دیگر را پیشنهاد داد که سه مورد از آنها نیز نتایج امیدوارکننده‌ای را نشان دادند.

این رویکرد تکرارشونده، که در آن هوش مصنوعی ایده‌هایی را به محققان می‌دهد، آنها را به صورت تجربی اعتبارسنجی می‌کند و سپس نتایج را به مدل بازمی‌گرداند تا تحقیقات بیشتری را پیشنهاد دهد، نشان‌دهنده یک پیشرفت بی‌سابقه در رابط انسان و ماشین در تحقیقات علمی است.

برای اولین بار، همانطور که در مقاله منتشر شده در مجموعه مقالات انجمن سلطنتی B گزارش شده است، یک مدل زبانی بزرگ به این روش مشارکتی و تعاملی در تحقیقات سرطان استفاده شده است.

یک جنبه جالب این است که آنچه معمولاً به عنوان "اشکال" در عملکرد مدل‌های هوش مصنوعی در نظر گرفته می‌شود، که به عنوان "توهم" شناخته می‌شود، در این زمینه به یک مزیت تبدیل شده است.

ChatGPT-4، مانند سایر مدل‌های زبانی، گاهی اوقات به تولید اطلاعات نادرست یا حتی ساختگی معروف است.

با این حال، در تحقیقات علمی، به ویژه در کشف دارو، "توهم"هایی که ارتباطات ناآشنا را نشان می‌دهند، می‌توانند منجر به ایده‌هایی شوند که ارزش آزمایش دارند.

روش‌های جدید برای تحقیقات علمی

راس کینگ، نویسنده اصلی این مطالعه و محققی از گروه مهندسی شیمی و بیوتکنولوژی دانشگاه کمبریج، گفت که این نوع هوش مصنوعی، لایه‌ای وسیع و خلاقانه از کاوش‌های علمی ارائه می‌دهد و راه‌های جدیدی را برای دانشمندان انسانی می‌گشاید که قبلاً غیرقابل تصور بودند.

این هوش مصنوعی فقط پیشنهادهای تصادفی ارائه نمی‌داد؛ بلکه بر تجزیه و تحلیل عمیق متون علمی موجود متکی بود و اطلاعات بیولوژیکی شناخته شده را به شباهت‌ها یا الگوهایی که برای چشم انسان نامرئی هستند، پیوند می‌داد.

محققان خاطرنشان کردند که این توانایی پیمایش در مجموعه‌ای عظیم از دانش و استنباط روابط غیرمستقیم، این مدل را به یک "دانشمند مجازی" خستگی‌ناپذیر تبدیل کرده است که اعماق دانش را با سرعتی فراتر از سرعت انسان کاوش می‌کند.

در میان ترکیبات دارویی که در آزمایش‌های آزمایشگاهی پدیدار شدند، ترکیبی از سیمواستاتین، دارویی که معمولاً برای کاهش کلسترول استفاده می‌شود، و دیسولفیرام، دارویی که برای درمان اعتیاد به الکل استفاده می‌شود، وجود داشت. این ترکیب از برجسته‌ترین گزینه‌هایی بود که اثربخشی خود را در برابر سلول‌های سرطان سینه نشان داد.

محققان خاطرنشان کردند که این پیشنهاد «نشان‌دهنده ایده اصلی تحقیق» است، یعنی تغییر کاربری داروهای موجود برای کاربردهای کاملاً جدید - مفهومی که از نظر علمی به عنوان تغییر کاربری دارو شناخته می‌شود - که رویکردی نسبتاً سریع و کم‌هزینه‌تر از توسعه داروهای کاملاً جدید است.

در حالی که این نتایج امیدوارکننده هستند، دانشمندان تأکید می‌کنند که هنوز راه درازی در پیش است تا این فرمولاسیون‌ها بتوانند واقعاً برای درمان بیماران استفاده شوند.

هر دارو یا فرمولاسیون دارویی که اثربخشی خود را در آزمایشگاه نشان دهد، متعاقباً باید مراحل مختلفی از آزمایش‌های بالینی پیچیده را طی کند تا ایمنی و اثربخشی آن در انسان تضمین شود.

هکتور زنیل، یکی از نویسندگان این مطالعه و محقق کالج کینگ لندن، CharGPT-4 را به عنوان یک شریک خستگی‌ناپذیر توصیف کرد که قادر به کاوش در فضای فرضی وسیعی از امکانات علمی و ارائه ایده‌هایی است که دستیابی به آنها تنها از طریق تلاش انسان زمان زیادی می‌برد.

زنیل افزود: «آنچه ما انجام می‌دهیم جایگزینی دانشمندان نیست، بلکه ایجاد نوع جدیدی از همکاری است.»

از نظر مفهومی، این مطالعه نشان می‌دهد که هوش مصنوعی دیگر صرفاً یک ابزار یا استعاره برای ذهن انسان نیست. بلکه، می‌تواند نقشی واقعی در اکوسیستم تحقیقات علمی ایفا کند، مشروط بر اینکه تحت نظارت آگاهانه انسان باشد.

در این مورد، هوش مصنوعی در خلاء عمل نمی‌کرد؛ بلکه بخشی از یک چرخه تکراری از تحلیل، آزمایش، بازخورد و اصلاح بود که منجر به بهبود مستمر پیشنهادهای آن می‌شد.

کینگ توضیح داد که هوش مصنوعی تحت نظارت قادر به ارائه فرضیه‌هایی است که از رشته‌ها فراتر می‌روند، یافته‌های قبلی را ادغام می‌کنند و از طریق تکرارهای متعدد عمل می‌کنند. "این نشان‌دهنده مرز جدیدی برای تحقیقات علمی است. آنچه زمانی یک استعاره بود (دانشمند ماشینی) اکنون یک واقعیت اثبات شده است."