ایده جدیدی مطرح شده است که از حوزه هوش مصنوعی برای درک ژنوم استفاده می‌کند و آن این است : “شباهت ژنوم به هوش مصنوعی مولد”. دو محقق استدلال می‌کنند که ژنوم بیشتر شبیه به یک مدل مولد عمل می کند. نوعی از هوش مصنوعی که می‌تواند چیزهای جدیدی ایجاد کند.
شما ممکن است با این نوع ابزارهای هوش مصنوعی آشنا باشید. همان‌هایی که می‌توانند متن، تصاویر یا حتی فیلم‌ها را از ورودی‌های مختلف تولید کنند. آیا ژنوم ما واقعاً به همین شکل عمل می‌کند؟ این ایده‌ای جذاب است. بیایید آن را بررسی کنیم.
ژنوم چیست و چگونه عمل می‌کند؟
ژنوم چه کاری انجام می‌دهد؟ شاید شنیده باشید که ژنوم نقشهای برای یک موجود زنده است، یا مانند یک دستور پخت عمل می‌کند. اما ساخت یک موجود زنده بسیار پیچیده‌تر از ساختن یک خانه یا پختن یک کیک است. در مدارس معمولاً به ما آموزش داده می‌شود که ژنوم چیزی شبیه به یک برنامه کامپیوتری است که دستورالعمل‌های لازم برای ساخت سلول‌ها و بافت‌های بدن را در خود دارد.
اما Kevin Mitchell ، عصب‌ژنتیک‌شناس از کالج ترینیتی دوبلین، معتقد است که این استعاره وقتی با دقت بیشتری بررسی شود، دچار مشکل می‌شود. او می‌گوید که ژنوم خیلی پیچیده‌تر از یک نقشه یا برنامه ساده است.
بر خلاف نقشه‌ها یا برنامه‌های کامپیوتری، ژنوم یک مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها نیست که به صورت خطی اجرا شوند. مثلا مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها که ابتدا مغز، سپس سر و بعد گردن و غیره را می سازد. اما میدانیم که اینگونه نیست.
استعاره رایج دیگری، ژنوم را به نقشهای برای بدن تشبیه می‌کند به طوری که هر بخش از نقشه نمایانگر بخشی از محصول نهایی است. اینطور نیست که مثلاً شما یک ژن برای آرنج و یک ژن برای ابرو داشته باشید و هر ژن به طور دقیق برای یک قسمت خاص از بدن تعیین شده باشد.
بلکه ژن‌های مختلف می‌توانند به طور همزمان در ساخت قسمت‌های مختلف بدن نقش داشته باشند و بسته به شرایط مختلف، عملکردهای متفاوتی داشته باشند. این بسیار پیچیده‌تر از یک نقشه است.
سپس استعاره دستور پخت مطرح می‌شود. به نوعی، این استعاره دقیق‌تر از نقشه یا برنامه است. در این استعاره ژن‌هایمان را به عنوان مجموعه‌ای از مواد اولیه و دستورالعمل‌ها تصور می کنیم و محصول نهایی تحت تأثیر عواملی مانند دمای فر یا نوع ظرف پخت قرار می‌گیرد. به هر حال، دوقلوهای همسان با DNA یکسان متولد می‌شوند، اما اغلب تا زمان بلوغ تفاوت‌های زیادی دارند.
اما استعاره دستور پخت نیز به نظر Mitchell خیلی کلی است.
ایده جدیدی مطرح شده است که از حوزه هوش مصنوعی برای درک ژنوم استفاده می‌کند و آن این است : “شباهت ژنوم به هوش مصنوعی مولد”. دو محقق استدلال می‌کنند که ژنوم بیشتر شبیه به یک مدل مولد عمل می کند. نوعی از هوش مصنوعی که می‌تواند چیزهای جدیدی ایجاد کند.
شما ممکن است با این نوع ابزارهای هوش مصنوعی آشنا باشید. همان‌هایی که می‌توانند متن، تصاویر یا حتی فیلم‌ها را از ورودی‌های مختلف تولید کنند. آیا ژنوم ما واقعاً به همین شکل عمل می‌کند؟ این ایده‌ای جذاب است. بیایید آن را بررسی کنیم.
ژنوم چیست و چگونه عمل می‌کند؟
ژنوم چه کاری انجام می‌دهد؟ شاید شنیده باشید که ژنوم نقشهای برای یک موجود زنده است، یا مانند یک دستور پخت عمل می‌کند. اما ساخت یک موجود زنده بسیار پیچیده‌تر از ساختن یک خانه یا پختن یک کیک است. در مدارس معمولاً به ما آموزش داده می‌شود که ژنوم چیزی شبیه به یک برنامه کامپیوتری است که دستورالعمل‌های لازم برای ساخت سلول‌ها و بافت‌های بدن را در خود دارد.
اما Kevin Mitchell ، عصب‌ژنتیک‌شناس از کالج ترینیتی دوبلین، معتقد است که این استعاره وقتی با دقت بیشتری بررسی شود، دچار مشکل می‌شود. او می‌گوید که ژنوم خیلی پیچیده‌تر از یک نقشه یا برنامه ساده است.
بر خلاف نقشه‌ها یا برنامه‌های کامپیوتری، ژنوم یک مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها نیست که به صورت خطی اجرا شوند. مثلا مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها که ابتدا مغز، سپس سر و بعد گردن و غیره را می سازد. اما میدانیم که اینگونه نیست.
استعاره رایج دیگری، ژنوم را به نقشهای برای بدن تشبیه می‌کند به طوری که هر بخش از نقشه نمایانگر بخشی از محصول نهایی است. اینطور نیست که مثلاً شما یک ژن برای آرنج و یک ژن برای ابرو داشته باشید و هر ژن به طور دقیق برای یک قسمت خاص از بدن تعیین شده باشد.
بلکه ژن‌های مختلف می‌توانند به طور همزمان در ساخت قسمت‌های مختلف بدن نقش داشته باشند و بسته به شرایط مختلف، عملکردهای متفاوتی داشته باشند. این بسیار پیچیده‌تر از یک نقشه است.
سپس استعاره دستور پخت مطرح می‌شود. به نوعی، این استعاره دقیق‌تر از نقشه یا برنامه است. در این استعاره ژن‌هایمان را به عنوان مجموعه‌ای از مواد اولیه و دستورالعمل‌ها تصور می کنیم و محصول نهایی تحت تأثیر عواملی مانند دمای فر یا نوع ظرف پخت قرار می‌گیرد. به هر حال، دوقلوهای همسان با DNA یکسان متولد می‌شوند، اما اغلب تا زمان بلوغ تفاوت‌های زیادی دارند.
اما استعاره دستور پخت نیز به نظر Mitchell خیلی کلی است.
شباهت ژنوم به هوش مصنوعی مولد
Mitchell و همکارش Nick Cheney در دانشگاه Vermont ، از مفاهیم هوش مصنوعی استفاده کردند تا آنچه ژنوم انجام می‌دهد را بهتر توصیف کنند. میچل به مدل‌های هوش مصنوعی مولد مانند Midjourney و DALL-E اشاره می‌کند که می‌توانند تصاویر را از ورودی‌های متنی تولید کنند. این مدل‌ها با فشرده‌سازی عناصر تصاویر موجود، توانایی ایجاد تصاویر جدید را دارند.
فرض کنید شما متنی را برای ایجاد تصویری از یک اسب می‌نویسید. این مدل‌ها بر اساس تعداد زیادی از تصاویر اسب آموزش دیده‌اند و این تصاویر به نحوی فشرده شده‌اند که مدل‌ها بتوانند عناصری را که می‌توان آن‌ها را “اسب‌گونه” نامید، به دست آورند. هوش مصنوعی سپس می‌تواند تصویری جدید ایجاد کند که این عناصر را در بر دارد.
کد ژنتیکی ما تا حدودی شبیه به DALL-E عمل می‌کند. به طور مشابه، ژنوم انسانی نیز با استفاده از اطلاعات فشرده شده‌ای که طی فرآیند تکامل جمع‌آوری شده‌اند، قادر به ایجاد موجودات جدید است. این اطلاعات امکان تغییر و تطبیق زیادی دارند و به همین دلیل موجودات زنده با وجود شباهت‌های ژنتیکی، تفاوت‌های زیادی با یکدیگر دارند.
نیاز به استعاره‌های جدید برای درک بهتر ژنوم
Mitchell معتقد است که برای درک بهتر ژنوم و نقشهای پیچیده آن، نیاز به استعاره‌های دقیق‌تری داریم. فناوری‌های جدید به دانشمندان این امکان را می‌دهد که عمیق‌تر از همیشه به مطالعه ژن‌ها بپردازند و نقش آن‌ها را در توسعه موجودات زنده بررسی کنند.
او امیدوار است که این مفاهیم جدید به توسعه مدل‌های ریاضی کمک کند و به ما درک بهتری از پیچیدگی‌های روابط بین ژن‌ها و موجوداتی که از آن‌ها به وجود می‌آیند بدهد. به عبارتی دقیقاً چگونه اجزای ژنوم ما به توسعه ما کمک می‌کنند.
