کسب جایزه نوبل توسط کسانی که انتظارش را نداریم؛ دو مدیر ارشد بخش هوش مصنوعی گوگل

در اتفاقی نادر، مدیران Google DeepMind بخشی از جایزه نوبل شیمی 2024 را به خاطر پیش‌بینی ساختار پروتئین با استفاده از هوش مصنوعی دریافت کردند. این اتفاق در تاریخ شرکت گوگل سابقه نداشته و با توجه به بهره‌گیری از هوش مصنوعی می‌تواند یکی از مهمترین پیامدهای استفاده از فناوری در حوزه علوم بنیادی باشد.

بنابر گزارش MIT Tech Review در یک موفقیت دیگر برای حوزه جذاب هوش مصنوعی، آکادمی سلطنتی علوم سوئد نیمی از جایزه نوبل ۲۰۲۴ در علم شیمی را به دمیس هاسابیس، یکی از بنیان‌گذاران و مدیرعامل Google DeepMind و جان ام. جامپر، یکی دیگر از مدیران این شرکت، به خاطر کارهایشان در استفاده از هوش مصنوعی برای پیش‌بینی ساختارهای پروتئینی اهدا کرد. نیم دیگر این جایزه به پروفسور دیوید بیکر، استاد بیوشیمی دانشگاه واشنگتن، به خاطر فعالیت‌هایش در طراحی پروتئین‌های محاسباتی اختصاص یافته است. برندگان این جایزه، در مجموع جایزه ۱۱ میلیون کرون سوئدی (حدود ۱ میلیون دلار) را دریافت خواهند کرد.

علت اهمیت کسب جایزه نوبل توسط مهندسان گوگل

از حیث علمی باید گفت که تأثیر بالقوه این تحقیقات بسیار گسترده و چشمگیر است. پروتئین‌ها اساسی‌ترین مولکول‌ها برای حیات هستند، اما درک عملکرد آن‌ها نیازمند فهم ساختارشان است که معما و چالشی بسیار پیچیده به شمار می‌رود و برای هر نوع پروتئین ممکن است ماه‌ها یا سال‌ها زمان ببرد تا به صورت کامل، ادراک گردد.

با کاهش زمان لازم برای پیش‌بینی ساختار یک پروتئین، ابزارهای محاسباتی همچون ابزارهای توسعه‌یافته توسط برندگان امسال، به دانشمندان کمک می‌کنند تا درک بیشتری از نحوه کار پروتئین‌ها به دست آورند و راه‌های جدیدی برای تحقیقات و توسعه داروها باز کنند. این فناوری می‌تواند به توسعه واکسن‌های کارآمدتر، تسریع تحقیقات برای درمان سرطان، یا تولید مواد کاملاً جدید منجر شود.

هاسابیس و جامپر، ابزار موسوم به AlphaFold را ایجاد کرده‌اند که در سال ۲۰۲۰ مشکل دیرینه‌ای را که دانشمندان برای چندین دهه با آن دست و پنجه نرم می‌کردند، حل کرد: پیش‌بینی ساختار سه‌بعدی یک پروتئین از توالی اسیدهای آمینه. این ابزار هوش مصنوعی از آن زمان تاکنون برای پیش‌بینی شکل تمامی پروتئین‌های شناخته‌شده به‌کار رفته است.

مدل جدید آن‌ها، AlphaFold 3، قادر است ساختارهای DNA، RNA و مولکول‌هایی مانند لیگاندها را پیش‌بینی کند که برای کشف دارو ضروری هستند. DeepMind همچنین کد منبع و پایگاه داده نتایج خود را به‌طور رایگان در اختیار دانشمندان قرار داده که این اتفاق ستودنی موجب می‌شود دانشمندان در هر جای دنیا بدون محدودیت و هزینه بتوانند از نتایج گرانقدر آنها استفاده کنند.

دمیس هاسابیس در این زمینه می‌گوید:

من تمام زندگی حرفه‌ای‌ام را به پیشرفت هوش مصنوعی اختصاص داده‌ام، زیرا این فناوری پتانسیل بی‌نظیری برای بهبود زندگی میلیاردها نفر دارد. AlphaFold هم‌اکنون توسط بیش از دو میلیون محقق برای پیشبرد پژوهش‌های حیاتی، از طراحی آنزیم تا کشف داروها، استفاده شده است. امیدوارم که به AlphaFold به عنوان نخستین نقطه اثبات پتانسیل شگفت‌انگیز هوش مصنوعی برای تسریع در اکتشافات علمی نگاه کنیم.

بیکر نیز چندین ابزار هوش مصنوعی برای طراحی و پیش‌بینی ساختار پروتئین‌ها ایجاد کرده که از جمله آنها می‌توان به مجموعه‌ای از برنامه‌ها به نام Rosetta اشاره کرد. در سال ۲۰۲۲، آزمایشگاه وی ابزاری هوش مصنوعی منبع‌باز به نام ProteinMPNN توسعه داده که می‌تواند به پژوهشگران در کشف پروتئین‌های ناشناخته و طراحی پروتئین‌های کاملاً جدید کمک کند. این ابزار به محققانی که ساختار دقیق پروتئین مورد نظر را دارند، کمک می‌کند توالی‌های آمینو اسیدهایی را بیابند که به ساختار تا شده مورد نظر در می‌آیند.

البته در شهریور ماه گذشته نیز آزمایشگاه بیکر اعلام کرد که مولکول‌های سفارشی توسعه داده است که به دانشمندان اجازه می‌دهد به‌طور دقیق پروتئین‌های مرتبط با بیماری‌ها را در سلول‌های زنده هدف قرار داده و حذف کنند.

بیکر در مصاحبه‌ای با MIT Technology Review در سال ۲۰۲۲ گفته بود:

(پروتئین‌ها) در طول تکامل برای حل مشکلاتی که موجودات در طول این فرایند با آن‌ها مواجه بودند، تکامل یافته‌اند. اما ما امروز با مشکلات جدیدی مواجه هستیم، مانند کووید. اگر می‌توانستیم پروتئین‌هایی طراحی کنیم که در حل مشکلات جدید به اندازه پروتئین‌های تکامل‌یافته در حل مشکلات قدیمی کارآمد باشند، این مهم به واقع می‌توانست توانایی گسترده‌ای (در زمینه پیشرفت‌های آتی) به ما بدهد.

کسب جوایز برجسته توسط دانشمندان و مهندسان دیگر شرکت‌ها

کسب جایزه نوبل توسط مهندسان گوگل اگرچه اتفاق بزرگی است ولی در دیگر شرکت‌های تجاری، چندان هم بی‌سابقه نیست. برای مثال در ادامه چند مورد از جوایز کسب شده توسط افراد فعال در شرکت‌های تجاری و فناوری را عنوان می‌کنیم:

شرکت فایزر: این شرکت دارویی چندین بار موفق به کسب جایزه نوبل شده است. برای مثال، کوئن کورنینگهام، یکی از دانشمندان فایزر، به همراه دو نفر دیگر به دلیل کشف مکانیسمی که سلول‌ها از طریق آن کلسترول را حس می‌کنند و به آن پاسخ می‌دهند، موفق به کسب جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی در سال 2013 شد. این کشف، درک ما را از بیماری‌های قلبی عروقی و متابولیک افزایش داده است.

شرکت نووارتیس: این شرکت دارویی سوئیسی نیز چندین برنده جایزه نوبل در کارنامه خود دارد. برای مثال، ویلیام گیلبرت، یکی از دانشمندان سابق نووارتیس، به دلیل کشف پروتئین‌های دخیل در تنظیم چرخه سلولی، موفق به کسب جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی در سال 2001 شد. این کشف، درک ما را از سرطان و روند پیری افزایش داده است.

شرکت IBM: این شرکت فناوری اطلاعات، یکی از پیشگامان در حوزه کامپیوتر و هوش مصنوعی است. چندین دانشمند IBM موفق به کسب جایزه نوبل شده‌اند. برای مثال، جفری وینر، یکی از دانشمندان IBM، به دلیل سهمش در توسعه الگوریتم‌های فشرده‌سازی داده‌ها، موفق به کسب جایزه نوبل فیزیک در سال 2007 شد. این الگوریتم‌ها در انتقال و ذخیره‌سازی داده‌ها کاربرد گسترده‌ای دارند.

شرکت مایکروسافت: این غول فناوری نیز در زمینه تحقیقات بنیادی سرمایه‌گذاری گسترده‌ای دارد. برای مثال، ریچارد شرودر، یکی از دانشمندان سابق مایکروسافت، به دلیل سهمش در توسعه الگوریتم‌های جستجوی اطلاعات، موفق به کسب جایزه تورینگ (معادل جایزه نوبل در علوم کامپیوتر) شده است. این الگوریتم‌ها در موتورهای جستجو و پایگاه‌های داده بسیار کاربرد دارند.