Vilma
-7 °C
4 °C

Robottudós a laboratóriumban

2004.01.20. 12:00
Egy újonnan kifejlesztett többszintű laboratóriumi kutatóprogram jobban teljesített egy génkutató laboratóriumban, mint egy - kezdő - laboráns - derül ki a New Scientist egyik cikkéből, amely a Nature-ben megjelent tanulmányt ismertet. A program képes - egyszerű - kísérletek megtervezésére, az eredmények alapján új hipotéziseket állít fel, és ezek igazolására újabb kísérletek végrehajtásáról dönt, mindezt gyorsabban, hatékonyabban, mint kezdő "humán" kollégája.
Stephen Muggleton szoftverfejlesztő, a londoni Imperial College munkatársa, a rendszert kifejlesztető kutatócsoport tagja szerint a génkutatás területén dolgozó szakembereket elöntik az adatok, amelyek csaknem exponenciálisan növekednek, így az egyszerűbb feladatok automatizálása elkerülhetetlen. Muggleton és kollégái arról számolnak be a Nature hasábjain, hogyan oldott meg az általuk kifejlesztett program - amelyet ők robottudósnak hívnak - egy tipikus génkutatási feladatot: egy géncsoport funkciójának meghatározását a sörélesztőben.

Sikeres igazolás

Miután beletáplálták a szükséges genetikai háttérinformációkat, és a végrehajtandó kísérlet egy típusának modelljét, "robotjuk" sikeresen igazolta egy jól ismert géncsoport szerepét az élesztőben. A "Robottudós" az első ilyen jellegű program, amely képes volt kiválasztani a legjobb kísérleti megközelítést, és végre is hajtani azt.

A program a csoport által kifejlesztett két újszerű - együttműködő - alprogramból áll: az egyik egy hipotézisgenerátor, a másik egy kísérletválasztó szoftver. A pc, amelyen a programok futnak a hagyományos, számítógép-vezérelt laboratóriumi berendezésekhez van kötve. A kísérletben az egyetlen szükséges emberi beavatkozás a teszt-tányérok inkubátorba való behelyezése volt - ennek automatizálása a később nyilván megoldható lesz.

Felkészült

A robotrendszernek a kísérlet során néhány fontos aminósav bioszintézisében résztvevő élesztőgének feladatát kellett kimutatnia. Mutáns élesztőtörzseket kellett vizsgálnia, amelyekből hiányzott egy speciális gén, vagy géncsoport. Ahogy egy új problémával találkozó kutató, a rendszer sem teljesen felkészületlenül látott a munkának. Betáplálták az élesztő biokémiai folyamatainak és anyagcsererendszerének egy csonka modelljét, és információkat azokról a génekről, amelyek a folyamatban résztvevő fehérjéket kódolják. A rendszer ez alapján állította fel az első hipotéziseket arról, hogy mi lehet a hiányzó gének szerepe, majd kísérleteket tervezett ezek igazolására.

Az első alprogram minden mutáns törzsről megfogalmazott egy előzetes elvárást arra vonatkozóan, vajon hogyan fejlődik egy bizonyos tápanyaggal, illetve anélkül. Adatbázisából a másik szoftver részletesen megtervezte a kísérletek egyes lépéseit, amelyekben a konkrét mutáns és normál törzsekhez a bioszintézishez szükséges különböző tápanyagokat adagolt. Az élesztő növekedését mérte és összehasonlította. Ha a hipotézisgenerátornak igaza volt - és az esetek 98 százalékában így történt - a szoftver az új információkra alapozva újabb elméleteket állított föl, és újabb kísérleteket szervezett megerősítésükre.

Kevesebb kísérlet

A csoport összehasonlította a "Robottudós" tevékenységét egy, a laborban dolgozó végzős egyetemi hallgatóéval. Az eredmények nem csak ugyanolyan pontosak voltak, de a programnak kevesebb kísérletre volt szüksége, mert hipotézisgenerátora jobb megoldásokat talált, a költségeket is harmadára csökkentve ezáltal. A csoport szerint fejlesztésük lehetővé teszi a tudósoknak, hogy az eddig is "robotmunkának" tekintett segédkísérleteket automatizálhassák, és így többet foglalkozhassanak a magas kreativitást követelő kísérletekkel.