02. oktoober 2023 (Nanowerki uudised) Rakkude ümberprogrammeerimise strateegia hõlmab sihipäraste geneetiliste sekkumiste kasutamist, et muuta rakk uude olekusse. Sellel tehnikal on palju lubadusi näiteks immunoteraapias, kus teadlased saavad patsiendi T-rakud ümber programmeerida, et need oleksid tugevamad vähitapjad. Kunagi võib see lähenemine aidata tuvastada elupäästvaid vähiravi või regenereerivaid ravimeetodeid, mis parandavad haigustest laastatud elundeid. Kuid inimkehas on umbes 20,000 1,000 geeni ja geneetiline häire võib olla seotud geenide kombinatsiooniga või mis tahes enam kui XNUMX transkriptsioonifaktoriga, mis geene reguleerivad. Kuna otsinguruum on suur ja geneetilised katsed on kulukad, on teadlastel sageli raske leida nende konkreetseks rakenduseks ideaalset häiret. MIT-i ja Harvardi ülikooli teadlased töötasid välja uue arvutusliku lähenemisviisi, mis võimaldab tõhusalt tuvastada optimaalseid geneetilisi häireid palju väiksema arvu katsete põhjal kui traditsioonilised meetodid. Nende algoritmiline tehnika kasutab põhjus-tagajärje seost keeruka süsteemi tegurite, näiteks genoomi reguleerimise vahel, et seada prioriteediks parim sekkumine igas järjestikuse katse voorus. Teadlased viisid läbi põhjaliku teoreetilise analüüsi, et teha kindlaks, kas nende tehnika tuvastas tõepoolest optimaalsed sekkumised. Kuna see teoreetiline raamistik oli paigas, rakendasid nad algoritme reaalsetele bioloogilistele andmetele, mille eesmärk oli jäljendada raku ümberprogrammeerimise katset. Nende algoritmid olid kõige tõhusamad ja tõhusamad. "Liiga sageli kavandatakse suuremahulisi katseid empiiriliselt. Hoolikas põhjuslik raamistik järjestikuste eksperimentide jaoks võib võimaldada tuvastada optimaalseid sekkumisi vähemate katsetega, vähendades seeläbi katsekulusid, ”ütleb kaasautor Caroline Uhler, elektrotehnika ja arvutiteaduse osakonna (EECS) professor, kes on ka kaasdirektor. MIT ja Harvardi Broad Institute'i Eric ja Wendy Schmidti keskusest ning MITi teabe- ja otsussüsteemide laboratooriumi (LIDS) ning andmete, süsteemide ja ühiskonna instituudi (IDSS) teadur. Ühinemine Uhleriga paberil, mis ilmub Loodusmasina intelligentsus (“Active learning for optimal intervention design in causal models”), on juhtiv autor Jiaqi Zhang, magistrant ning Eric ja Wendy Schmidti keskuse stipendiaat; kaasautor Themistoklis P. Sapsis, MIT-i mehaanika- ja ookeanitehnika professor ning IDSS-i liige; ja teised Harvardis ja MIT-is.
Aktiivne õppimine
Kui teadlased püüavad kavandada keeruka süsteemi jaoks tõhusat sekkumist, näiteks raku ümberprogrammeerimisel, teevad nad sageli katseid järjestikku. Sellised seaded sobivad ideaalselt masinõppe lähenemisviisi kasutamiseks, mida nimetatakse aktiivõppeks. Andmenäidised kogutakse ja neid kasutatakse süsteemi mudeli õppimiseks, mis hõlmab seni kogutud teadmisi. Sellest mudelist lähtudes luuakse omandamisfunktsioon – võrrand, mis hindab kõiki võimalikke sekkumisi ja valib järgmises katses testimiseks parima. Seda protsessi korratakse, kuni optimaalne sekkumine on kindlaks tehtud (või ressursid järgmiste katsete rahastamiseks lõppevad). "Kuigi katsete järjestikuseks kavandamiseks on mitu üldist omandamisfunktsiooni, ei ole need sellise keerukusega probleemide korral tõhusad, mis põhjustab väga aeglast lähenemist," selgitab Sapsis. Omandamisfunktsioonid arvestavad tavaliselt tegurite vahelist korrelatsiooni, näiteks seda, millised geenid koos ekspresseeritakse. Kuid ainult korrelatsioonile keskendumine ignoreerib süsteemi regulatiivseid seoseid või põhjuslikku struktuuri. Näiteks võib geneetiline sekkumine mõjutada ainult allavoolu geenide ekspressiooni, kuid korrelatsioonil põhinev lähenemisviis ei suudaks eristada üles- või allavoolu geene. "Te saate osa neist põhjuslikest teadmistest andmetest õppida ja kasutada seda sekkumise tõhusamaks kavandamiseks, " selgitab Zhang. MIT ja Harvardi teadlased kasutasid seda põhjuslikku struktuuri oma tehnika jaoks. Esiteks koostasid nad hoolikalt algoritmi, et see saaks õppida ainult põhjuslikke seoseid arvestavaid süsteemimudeleid. Seejärel kujundasid teadlased omandamise funktsiooni, nii et see hindab sekkumisi automaatselt, kasutades teavet nende põhjuslike seoste kohta. Nad koostasid selle funktsiooni nii, et see seab esikohale kõige informatiivsemad sekkumised, mis tähendab, et need, mis kõige tõenäolisemalt viivad optimaalse sekkumiseni järgmistes katsetes. „Kausaalseid mudeleid korrelatsioonipõhiste mudelite asemel kaaludes saame juba teatud sekkumised välistada. Seejärel saate uute andmete saamisel õppida täpsema põhjusliku mudeli ja seeläbi sekkumiste ruumi veelgi vähendada, "selgitab Uhler. See väiksem otsinguruum koos hankimisfunktsiooni keskendumisega kõige informatiivsematele sekkumistele muudab nende lähenemisviisi nii tõhusaks. Teadlased täiustasid veelgi oma omandamisfunktsiooni, kasutades tehnikat, mida nimetatakse väljundi kaalumiseks, mis on inspireeritud keeruliste süsteemide ekstreemsete sündmuste uurimisest. See meetod rõhutab hoolikalt sekkumisi, mis on tõenäoliselt optimaalsele sekkumisele lähemal. "Põhimõtteliselt käsitleme optimaalset sekkumist kui "äärmuslikku sündmust" kõigi võimalike, mitteoptimaalsete sekkumiste ruumis ja kasutame mõningaid ideid, mille oleme nende probleemide jaoks välja töötanud, " ütleb Sapsis.Suurenenud efektiivsus
Nad testisid oma algoritme, kasutades reaalseid bioloogilisi andmeid simuleeritud raku ümberprogrammeerimise katses. Selle testi jaoks otsisid nad geneetilist häiret, mis tooks kaasa soovitud nihke keskmises geeniekspressioonis. Nende omandamisfunktsioonid tuvastasid mitmeetapilise katse igal etapil järjekindlalt paremad sekkumised kui algmeetodid. "Kui katkestate katse mis tahes etapis, oleks meie oma ikkagi tõhusam kui lähtetasemed. See tähendab, et saate teha vähem katseid ja saada samad või paremad tulemused, ”ütleb Zhang. Teadlased töötavad praegu eksperimentalistidega, et rakendada oma tehnikat raku ümberprogrammeerimisel laboris. Nende lähenemisviisi saab rakendada ka genoomikaväliste probleemide puhul, näiteks tarbekaupade optimaalsete hindade tuvastamine või optimaalse tagasiside kontrolli võimaldamine vedeliku mehaanika rakendustes. Tulevikus kavatsevad nad täiustada oma optimeerimistehnikat peale nende, mis püüavad saavutada soovitud keskmise. Lisaks eeldab nende meetod, et teadlased mõistavad juba oma süsteemi põhjuslikke seoseid, kuid tulevane töö võiks uurida, kuidas kasutada tehisintellekti ka selle teabe õppimiseks.- SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
- PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
- PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
- PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
- PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
- Allikas: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=63752.php
- :on
- :on
- :mitte
- : kus
- ][lk
- 000
- 1
- 10
- 11
- 20
- 7
- 8
- 9
- a
- Võimalik
- MEIST
- konto
- täpne
- omandamine
- aktiivne
- lisamine
- mõjutada
- AI
- algoritm
- algoritmiline
- algoritme
- Materjal: BPA ja flataatide vaba plastik
- võimaldama
- juba
- Ka
- an
- analüüs
- ja
- mistahes
- ilmub
- taotlus
- rakendused
- rakendatud
- kehtima
- lähenemine
- OLEME
- AS
- oletab
- At
- autor
- automaatselt
- keskmine
- põhineb
- Baseline
- BE
- sest
- BEST
- Parem
- vahel
- Peale
- keha
- lai
- kuid
- by
- kutsutud
- CAN
- vähk
- ettevaatlik
- hoolikalt
- rakk
- rakuline
- keskus
- kindel
- lähemale
- kombinatsioon
- keeruline
- keerukus
- arvuti
- Arvutiteadus
- läbi
- Arvestama
- arvestades
- järjepidevalt
- tarbija
- Tarbekaubad
- kontrollida
- Lähenemine
- Korrelatsioon
- kulukas
- kulud
- võiks
- seotud
- meisterdatud
- Praegu
- lõigatud
- andmed
- kuupäev
- otsus
- osakond
- Disain
- kavandatud
- soovitud
- Määrama
- arenenud
- DID
- eristama
- iga
- Tõhus
- tõhus
- tõhusalt
- Elektrotehnika
- rõhutab
- võimaldades
- insener
- Inseneriteadus
- suurendama
- sündmused
- Iga
- eksperiment
- eksperimentaalne
- katseid
- Selgitab
- uurima
- väljend
- äärmuslik
- tegurid
- kaugele
- tagasiside
- mees
- vähem
- leidma
- esimene
- vedelik
- Keskenduma
- keskendumine
- eest
- Raamistik
- Alates
- funktsioon
- funktsioonid
- fond
- edasi
- tulevik
- kogutud
- genoomi
- genoomika
- saama
- koolilõpetaja
- suur
- Harvardi
- Harvardi ülikool
- Olema
- aitama
- omab
- Kuidas
- Kuidas
- HTTPS
- inim-
- ideaalne
- ideaalis
- ideid
- tuvastatud
- identifitseerima
- identifitseerimiseks
- immuunravi
- paranenud
- in
- sisaldab
- info
- informatiivne
- inspireeritud
- Näiteks
- selle asemel
- Instituut
- sekkumine
- sekkumiste
- sisse
- hõlmab
- IT
- liitumine
- jpg
- killers
- teadmised
- teatud
- labor
- labor
- suuremahuline
- viima
- juhtivate
- Õppida
- õppimine
- võimendatud
- võimendab
- nagu
- Tõenäoliselt
- masin
- TEEB
- Vastama
- mai..
- keskmine
- tähendus
- vahendid
- mehaaniline
- mehaanika
- liige
- meetod
- meetodid
- MIT
- mudel
- mudelid
- rohkem
- tõhusam
- kõige
- palju
- Uus
- järgmine
- number
- ookean
- of
- maha
- sageli
- on
- ONE
- ainult
- optimaalselt
- or
- teised
- välja
- väljund
- väljaspool
- üle
- Paber
- eriline
- täitma
- Huvitavat
- Koht
- kava
- Platon
- Platoni andmete intelligentsus
- PlatoData
- võimalik
- potentsiaal
- Hinnad
- Prioriteet
- tähtsustab
- probleeme
- protsess
- Toodet
- Õpetaja
- lubadus
- reaalne
- vähendamine
- regeneratiivse
- Reguleerige
- Määrus
- regulatiivne
- suhe
- Suhted
- remont
- korduv
- uurija
- Teadlased
- Vahendid
- kaasa
- Tulemused
- rangelt
- ümber
- Eeskiri
- jooks
- sama
- ütleb
- teadus
- teadlased
- Otsing
- otsima
- seaded
- mitu
- suunata
- aeglane
- väiksem
- So
- nii kaugel
- Ühiskond
- mõned
- someday
- otsisin
- Ruum
- eriline
- Stage
- riik
- Samm
- Veel
- Strateegia
- struktuur
- võitlus
- õpilane
- Uuring
- järgnev
- selline
- süsteem
- süsteemid
- suunatud
- test
- katsetatud
- kui
- et
- .
- Tulevik
- oma
- SIIS
- teoreetiline
- Ravimeetodid
- Seal.
- sellega
- Need
- nad
- see
- need
- Läbi
- et
- suunas
- traditsiooniline
- ravi
- kohtuprotsess
- uuringutes
- püüdma
- tüüpiliselt
- aluseks
- mõistma
- Ülikool
- kuni
- kasutama
- Kasutatud
- kasutamine
- suur
- väga
- vaade
- we
- Hästi
- olid
- M
- millal
- millal iganes
- mis
- WHO
- koos
- jooksul
- Töö
- töö
- oleks
- sa
- sephyrnet
- Zhang