Dạy trí tuệ nhân tạo Hóa học, nó có thể pha chế cả tỷ phân tử để tìm ra loại thuốc mới, chưa từng có trong lịch sử

  18/05/2017

Liệu trí tuệ nhân tạo có thể thay thế vai trò của các nhà khoa học?

 

Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn trộn Aspirin và Ibuprofen lại với nhau? Cả hai loại thuốc này đều có tác dụng giảm đau và hạ sốt. Giáo sư Aspuru-Guzik đến từ Đại học Harvard cũng không biết chắc chắn. Nhưng ông có thể hỏi một người trợ lý đặc biệt của mình. Nó là một hệ thống trí tuệ nhân tạo có thể hỗ trợ đắc lực con người trong công cuộc tìm kiếm những loại thuốc mới.

 

Dạy trí tuệ nhân tạo Hóa học, nó có thể pha chế cả tỷ phân tử để tìm ra loại thuốc mới, chưa từng có trong lịch sử - Ảnh 1.

Dạy trí tuệ nhân tạo Hóa học, nó có thể tự tạo ra loại thuốc mới cho con người

 

Ngày nay, những nghiên cứu dược phẩm tiên tiến nhất đang dựa trên nền tảng phần mềm và mô phỏng máy tính.

Phần mềm thực chất được viết ra từ những quy tắc mà các nhà hóa học phát hiện được. Nó được dùng để thu thập dữ liệu từ một kho khổng lồ, chứa những phân tử tiềm năng có thể được sử dụng để chế tạo thuốc. Trong khi đó, mô phỏng máy tính được sử dụng để tiên đoán những cấu trúc phân tử hữu ích chưa từng tồn tại trong thực tế.

Cả hai công cụ này đều có những hạn chế riêng. Phần mềm thì bị giới hạn bởi những quy tắc ban đầu của nó, đôi khi chúng không được cập nhật nhất. Trong khi đó, mô phỏng máy tính bị giới hạn bởi độ chính xác mà nó được thiết lập. Nghiên cứu dược phẩm vẫn phải dựa nhiều vào yếu tố con người.

Trên con đường tìm ra những công cụ mới trong lĩnh vực này, Aspuru-Guzik và nhóm nghiên cứu của ông đã phát triển một hệ thống trí tuệ nhân tạo có thể đảm nhiệm thay vai trò của con người. Cho dù chưa thể trở thành một nhà hóa học, nó ít nhất cũng sẽ trở thành một người trợ lý đắc lực có suy nghĩ và trực giác khoa học.

Hệ thống trí tuệ nhân tạo của Aspuru-Guzik có thể tự nó “tưởng tượng” ra những cấu trúc phân tử. Quá trình này không phụ thuộc nhiều vào con người và cũng không cần đến những mô phỏng dài dòng. Lí do vì nó có thể tự trau dồi những kinh nghiệm riêng của mình từ những thuật toán máy học (machine-learning) và dữ liệu của hàng trăm ngàn phân tử.

Nó thực hiện các khám phá một cách có trực giác hơn, sử dụng kiến thức đã được học, giống như những điều mà một nhà hóa học sẽ làm”, Aspuru-Guzik nói. “Con người có thể trở thành những nhà hóa học uyên bác hơn, nếu có một hệ thống như vậy làm trợ lý”.

 

Dạy trí tuệ nhân tạo Hóa học, nó có thể pha chế cả tỷ phân tử để tìm ra loại thuốc mới, chưa từng có trong lịch sử - Ảnh 2.

Hệ thống của Giáo sư Aspuru có thể tạo ra hàng tỷ tỷ phân tử

 

Hệ thống của Giáo sư Aspuru-Guzik được xây dựng, sử dụng một kỹ thuật máy học được gọi là “deep learning”. Kỹ thuật này ngày nay đã rất phổ biến trong ngành công nghệ, đặc biệt là tin học và máy tính. Tuy nhiên trong lĩnh vực khoa học tự nhiên, nó còn khá mới mẻ.

Deep learning sử dụng một thứ như mô hình sinh mẫu (generative model). Trong đó, nó được cung cấp một kho dữ liệu khổng lồ và sử dụng những gì học được để tạo ra những dữ liệu mới. Trong lĩnh vực công nghệ tin học, mô hình này thường được sử dụng để tạo ra hình ảnh, lời nói hoặc văn bản. Ví dụ như tính năng trả lời thông minh (Smart Reply) của Google với email.

Tuy nhiên trong tháng trước, Aspuru-Guzik và các đồng nghiệp của ông tại Đại học Harvard, Đại học Toronto và Đại học Cambridge đã chứng minh rằng deep learning có thể vượt ra ngoài những giới hạn của nó hiện tại. Họ công bố kết quả nghiên cứu cho thấy deep learning có thể được áp dụng vào cả nghiên cứu khoa học tự nhiên.

Một mô hình deep learning đã được tạo ra, và các nhà khoa học đào tạo nó với 250.000 phân tử dạng thuốc. Sau đó, hệ thống này có thể tạo ra các cấu trúc phân tử mới bằng việc kết hợp những tính chất của các loại thuốc hiện có. Không những vậy, nó còn có thể đưa ra dữ liệu về tính chất của loại phân tử mới, ví dụ như khả năng hòa tan hoặc nó có thể dễ dàng được tạo ra trong thực tế hay không.

 

Dạy trí tuệ nhân tạo Hóa học, nó có thể pha chế cả tỷ phân tử để tìm ra loại thuốc mới, chưa từng có trong lịch sử - Ảnh 3.

Liệu trong tương lai, trí tuệ nhân tạo có thể thay thế vai trò của các nhà khoa học?

 

Vijay Pande, một Giáo sư Hóa học tại Đại học Stanford cho biết nghiên cứu mới này đã tiếp tục chứng tỏ cho chúng ta thấy: Trí tuệ nhân tạo sẽ thay đổi cả lĩnh vực nghiên cứu khoa học tự nhiên. Nó gợi ý rằng một phần mềm deep learning có thể lấy kiến thức hóa học làm đầu vào.

Điều này chắc chắn sẽ giúp ích rất nhiều cho các nhà khoa học. “Tôi nghĩ rằng nó có thể được áp dụng rộng rãi", Giáo sư Pande cho biết. “Nó có thể giữ vai trò trong việc tìm kiếm và tối ưu hóa các loại thuốc tiềm năng, hoặc trong nhiều lĩnh vực khác như năng lượng mặt trời hoặc nghiên cứu chất xúc tác”.

Thật vậy, ngay lúc này, các nhà nghiên cứu đã tiếp tục thử nghiệm hệ thống trí tuệ nhân tạo này trên một cơ sở dữ liệu mới trong ngành khoa học vật liệu. Họ đào tạo nó với những phân tử LED hữu cơ, thứ mà tạo nên những màn hình cong trên các thiết bị điện tử.

Mặc dù tiềm năng là rất lớn, các nhà nghiên cứu sẽ phải tiếp tục cải thiện hệ thống của họ. Nó phải được đào tạo để nâng cao những kỹ năng hóa học, bởi một số cấu trúc phân tử mà hệ thống tạo ra được các nhà khoa học đánh giá là vô nghĩa.

Pande nói rằng một thách thức để làm cho những phần mềm có thể học được kiến thức hóa học là phải có một nguồn dữ liệu đầu vào tốt. Đây có thể là điều mà nhóm nghiên cứu chưa thực hiện được.

Hình ảnh, lời nói, văn bản đã được chứng minh là nguồn dữ liệu hoàn hảo cho các hệ thống trí tuệ nhân tạo. Vì vậy mà những phần mềm ngày nay đã có thể nhận dạng được hình ảnh, giọng nói và dịch quá tốt những văn bản ra các ngôn ngữ khác nhau. Tuy nhiên, khi làm việc với những cấu trúc hóa học, chúng chưa thể hiện được đúng khả năng của mình.

 

Dạy trí tuệ nhân tạo Hóa học, nó có thể pha chế cả tỷ phân tử để tìm ra loại thuốc mới, chưa từng có trong lịch sử - Ảnh 4.

Giáo sư Aspuru-Guzik từ Đại học Harvard

 

Aspuru-Guzik và các đồng nghiệp của ông cũng đang suy nghĩ về điều đó. Họ tiếp tục phải nghiên cứu thêm những tính năng để giảm tỉ lệ sai sót của hệ thống trí tuệ nhân tạo này. Aspuru-Guzik cũng hi vọng rằng có thể đưa vào hệ thống của ông nhiều dữ liệu hơn, cải thiện kiến thức hóa học của nó. Điều này tương tự như tính năng nhận dạng hình ảnh phải được xây dựng trên một cơ sở dữ liệu với hàng triệu bức ảnh.

Bây giờ, khi nhìn vào lĩnh vực khoa học tự nhiên, Aspuru-Guzik đã thấy khoảng 100 triệu công bố nghiên cứu liên quan đến cấu trúc hóa học. Tất cả chúng đang được lưu trữ bởi Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ. Trong tương lai, ông hi vọng có thể đưa tất cả những dữ liệu này vào một phiên bản chương trình trí tuệ nhân tạo của mình. Nếu Aspuru-Guzik thành công, chúng ta khó có thể tưởng tượng ra "người trợ lí" của ông có thể thực hiện được những gì.

Tham khảo Technologyreview

Bình luận

Tin tức mới

Xem tất cả

Sự thật chỉ ăn gạo lứt muối mè sẽ khỏi ung thư?

Không ít người mang trong mình khối u, bệnh ung thư và cả những em nhỏ bị ung thư cũng được gia đình chỉ cho ăn gạo lứt muối mè, không ăn thịt cá… với quan niệm như vậy khối u sẽ tự "chết" vì bị bỏ đói. Liệu đây có phải cách hay để chữa trị ung thư?

Tiếng ù trong tai có thể giết chết bạn bất cứ lúc nào

Nữ diễn viên 36 tuổi Andrea Syron sống tại Michigan, Mỹ đã phải trải qua phẫu thuật nguy hiểm để ngăn chặn "quả bom hẹn giờ" trong não cô, thứ có thể giết chết cô bất cứ lúc nào nhưng bị các bác sĩ chẩn đoán nhầm là dị ứng, Dailymail đưa tin.

5 năm không sốt: Nên cẩn thận với hai loại bệnh ung thư

Theo mạng tin Hoàn cầu của Trung Quốc, nếu trong một thời gian dài không sốt thì chúng ta đừng vội nghĩ mình có một cơ thể khỏe mạnh. Trên thực tế, đây lại không phải là một chuyện tốt, có thể ung thư đang gõ cửa cơ thể của chúng ta.

Tăng cân giúp não to lên

Trọng lượng cơ thể gia tăng là một nhân tố quan trọng giúp con người gia tăng kích cỡ não và bước ra khỏi “thế giới” linh trưởng.

Tại sao chúng ta càng gãi càng ngứa?

Có lẽ với nhiều người, đây chỉ là một triệu chứng đơn thuần. Tuy nhiên đằng sau nó là những vấn đề phức tạp liên quan đến não bộ và các xung thần kinh cảm giác.

50% thuốc bán trên Internet là thuốc giả

Thông tin này được đưa ra tại hội thảo Hội thảo Nâng cao sức khỏe người bệnh: Tầm quan trọng của chất lượng và phát minh trong lĩnh vực dược phẩm được tổ chức tại Hà Nội ngày 16/3.

Đây là tộc người có trái tim khỏe nhất thế giới

Một nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng, người Tsimané tại Bolivia, có tỉ lệ mắc bệnh tim thấp nhất trên thế giới. Trên thực tế, một người Tsimané 80 tuổi, sớ hữu trái tim khỏe hơn nhiều so với một người Mỹ 55 tuổi.

Công nghệ in 3D giúp tái tạo 100% mô hình quả tim người

Mô hình quả tim chế tạo bằng công nghệ in 3D đã cứu sống tính mạng của 1 bé trai 14 tháng tuổi trong 1 ca phẫu thuật tim. Đây là kết quả chế tạo của các kỹ sư tại trường khoa học kỹ thuật J.B Speed trực thuộc Đại học Louisville.

Bạn nên chấm dứt ngay 5 quan niệm sai lầm này về thực phẩm

Có phải cứ dầu thực vật là sẽ tốt cho sức khỏe? Đã từ lâu, chúng ta được nghe rất nhiều lời khuyên liên quan đến thực phẩm. Nhiều trong số đó đã trở thành niềm tin trong suốt một thời gian dài. Tuy nhiên, liệu tất cả những gì bạn học được về thực phẩm

Tử cung nhân tạo - Khi máy móc tạo ra được... con người

Việc sáng tạo ra tử cung nhân tạo là một tiến bộ khoa học đáng ghi nhận, nhưng giống như trí tuệ nhân tạo nếu con người không biết cách kiểm soát những phát minh một cách hợp lý thì đó chắc chắn là ngày tận cùng của nhân loại.

Bệnh hiếm Kawasaki bỗng dưng... không còn hiếm

Trong vòng một tháng nay, tại Bệnh viện (BV) Nhi Trung ương, số ca mắc bệnh Kawasaki bỗng nhiên tăng đột biến. Từng được xem là căn bệnh “lạ và hiếm”, Kawasaki tiềm ẩn nhiều nguy cơ vì gây tổn thương tim, ảnh hưởng tới tính mạng của trẻ.

Trầm cảm làm tăng nguy cơ bệnh tim

Một nghiên cứu lớn gồm hơn 3,2 triệu người cho thấy, những người bị bệnh tâm thần nặng (SMI), gồm tâm thần phân liệt, rối loạn lưỡng cực và trầm cảm, tăng 53% nguy cơ bị bệnh tim mạch so với những người không mắc bệnh tâm thần.

2 năm trước tạo ra não mini nhân tạo, chính các nhà khoa học cũng không ngờ ngày hôm nay nó có thể tự sản sinh mạch máu

Năm 2015, các nhà khoa học tại Đại học Brown đã phát triển thành công một loại “não mini” từ mô hình được tạo ra từ việc cấy ghép 3D các tế bào thần kinh sống. Mục đích ban đầu của các nhà khoa học là tạo ra loại vật mẫu thí nghiệm mới có thể giúp giảm th

Vùng đất 900 năm không có ai mắc ung thư

Ở đó, khoảng cách cha con có thể lên tới 90 tuổi. 100 tuổi vẫn được coi ở độ tuổi trưởng thành, phụ nữ 80 tuổi trông trẻ như mới ngoài 40. Những cụ ông, cụ bà 130 tuổi vẫn lao động hăng say và nhiều người sống tới 145 tuổi.

Những cơn mưa phóng thích 800.000 nghìn tỷ vi khuẩn mặt đất vào không khí, nhiều gần bằng số sao trong vũ trụ chúng ta biết

Đừng bao giờ nếm một cơn mưa, nếu bạn không muốn trở thành một kẻ thảm sát hàng loạt. Nếm một cơn mưa là bạn đang kết thúc số phận của hàng triệu vi khuẩn, trong chuyến phiêu lưu rời khỏi mặt đất của chúng. Một số vi khuẩn ấy, thậm chí, có thể "trả thù" b

Trung Quốc thử nghiệm thành công thiết bị điều chỉnh đường huyết từ xa bằng ứng dụng điện thoại - giải pháp cho bệnh nhân tiểu đường

Hãy tưởng tượng việc người bệnh tiểu đường có thể nói lời tạm biệt với những ống tiêm vật lý, thứ mà họ đang phải sử dụng để tiêm insulin vào cơ thể mỗi ngày. Thay vào đó, họ chỉ cần cài một ứng dụng trên điện thoại di động, là đã có khả năng theo dõi mức

Đây là 6 điều không nên nói với một người mắc ung thư

Đối mặt và trò chuyện với một người mắc ung thư không phải là điều dễ dàng. Trong nhiều trường hợp, tâm lý của họ trở nên rất phức tạp. Khi đó, ngay cả bạn bè và những người thân thiết nhất của bệnh nhân cũng phải cảm thấy bối rối.

10 cách đường gây hại cho sức khỏe của bạn

Đường là một loại thực phẩm có thể quyến rũ bất cứ ai bởi hương vị ngọt ngào của nó. Đây cũng là một nguồn cung cấp năng lượng quan trọng cho cơ thể. Tuy nhiên, việc bạn tiêu thụ quá nhiều đường sẽ gây tác hại khôn lường đến sức khỏe. Đó cũng chính là lí

Phá bỏ nguyên tắc tuần làm việc 40h, sắp xếp lại cuộc sống không theo mốc thời gian và kết quả bất ngờ cho những người thực hiện

Nguyên tắc làm việc 8 giờ/ngày, 5 ngày/tuần đã tồn tại cả trăm năm hóa ra không phải thứ gì dựa trên khoa học mà đơn giản chỉ là cách gia tăng lượng cầu cho hàng hóa tiêu dùng. Vậy thì chúng ta nên bố trí thời gian trong ngày như thế nào để đạt hiệu quả c

Rối loạn chức năng tuyến giáp liên quan đến suy tim

Nghiên cứu mới chỉ ra rằng những người bị suy giáp (tuyến giáp kém hoạt động) có nguy cơ cao bị suy tim nặng, người cường giáp (tuyến giáp hoạt động quá mức) có thể dễ bị bất thường nhịp tim, thường là nhịp tim nhanh.

Người gầy, trẻ nhỏ cũng có thể mắc gan nhiễm mỡ

Bệnh gan nhiễm mỡ chủ yếu do rối loạn chuyển hóa tế bào gan gây ra. Nhiều người quan niệm gan nhiễm mỡ thường gặp ở những người uống nhiều rượu, bia, thừa cân, béo phì, song trên thực tế người gầy, trẻ nhỏ cũng bị mắc gan nhiễm mỡ.

Có bí mật gì trong bữa sáng của những người sống thọ?

Bữa sáng là bữa ăn quan trọng nhất trong ngày, nhưng chỉ khi bạn thực hiện nó một cách khoa học. Dưới đây là vài gợi ý cho một thực đơn cung cấp nguồn năng lượng dồi dào mà những người khỏe mạnh và có tuổi thọ cao đã duy trì trong nhiều năm.

Suy hô hấp nặng hồi phục hoàn toàn nhờ tim phổi nhân tạo

Các bác sĩ Khoa hồi sức tích cực, Bệnh viện Bạch Mai vừa cấp cứu thành công bệnh nhân bị suy hô hấp nặng, rối loạn đông máu, suy tuần hoàn và suy thận cấp. Hiện tại bệnh nhân đã phục hồi và được xuất viện. Theo các bác sĩ, nếu không được hỗ trợ chạy tim p

Mới chớm mùa nắng, bệnh ở trẻ đã gia tăng

Mỗi ngày 2 bệnh viện Nhi Đồng đang phải tiếp đón từ 9 - 10.000 lượt trẻ đến khám và điều trị. Bác sĩ cảnh báo, thời tiết bắt đầu vào mùa nắng nóng sẽ tạo điều kiện cho vi rút gây bệnh phát triển, phụ huynh cần tăng cường bảo vệ sức khỏe cho trẻ.

Cảnh giác đột ngột viêm cơ tim

Nghe bác sĩ chẩn đoán người bệnh bị suy tim nặng, đe dọa tính mạng... thân nhân cứ ngỡ ngàng. Triệu chứng của bệnh này thường nhẹ như sốt, mệt mỏi, đau cơ nên dễ bị bỏ qua.

Những hiểu lầm phổ biến về muối

Muối là thực phẩm quen thuộc trong gian bếp mỗi nhà. Tuy nhiên, không phải lúc nào chúng ta cũng có những nhìn nhận đúng về muối. Dưới đây là những hiểu lầm thường gặp về muối.

Phát hiện gen gây đột tử ở người trẻ tuổi

Các nhà nghiên cứu Canada, Nam Phi và Ý đã xác định được một gen mới có thể gây đột tử ở thanh niên và các vận động viên. Đó là gen CDH2 gây bệnh cơ tim tâm thất phải gây loạn nhịp (ARVC), một rối loạn di truyền khiến cho tim bệnh nhân ngừng đập và là ngu

Những trường hợp cần hạn chế tỏi

Tỏi có chứa một hợp chất gọi là allicin, đem lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. Ăn tỏi giúp hạ huyết áp cao, đồng thời hạn chế hình thành angiotensin II, một loại hormone làm giãn nở các mạch máu.