سایه‌ی هوش مصنوعی بر جوایز نوبل علمی: دستاوردهای دنیای شیمی چه بود؟
رمزشکنی ساختارهای شگفت‌انگیز پروتئین‌ها
در نوبل شیمی ۲۰۲۴ چه اتفاقی افتاد و جوایز به چه کسانی رسیدند؟
جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۴ درباره پروتئین‌ها است، ابزارهای شیمیایی هوشمند حیات. این‌بار دیوید بیکر (David Baker) بزرگ با دستاوردی که تقریباً انجامش غیرممکن بود، توانست انواع کاملاً جدیدی از پروتئین‌ها را بسازد که پیش‌تر وجود نداشتند. دمیس هسابیس (Demis Hassabis) و جان جامپر (John Jumper) هم مدلی از هوش مصنوعی‌ای را توسعه دادند که مشکل ۵۰ ساله پیش‌بینی ساختارهای پیچیده پروتئین‌ها را حل کرد. این اکتشافات پتانسیل عظیمی دارند و بیش از هرچیزی شگف‌انگیزند!
پروتئین‌ها ستون‌های حیات
تنوع حیات گواه بر ظرفیت شگفت‌انگیز پروتئین‌ها به‌عنوان ابزارهای شیمیایی است. چنان‌که این ریزه‌سازه‌های پروتئینی مسئول همه واکنش‌های شیمیایی هستند که در سطوح پایه‌ای حیات را کنترل و هدایت می‌کنند. پروتئین‌ها همچنین زیربنای هورمون‌ها، مواد سیگنال‌دهنده، آنتی‌بادی‌ها و بلوک‌های ساختاری بافت‌های مختلف را پای‌ریزی می‌کنند.
در همین خصوص هاینر لینک (Heiner Linke)، ٰرئیس کمیته‌ی نوبل شیمی می‌گوید:
«یکی از اکتشافاتی که امسال به رسمیت شناخته شد مربوط به ساختِ پروتئین‌های محیرالعقول است. و دیگری درباره به ثمر رسیدن رویای ۵۰ ساله که پیش‌بینی ساختار پروتئین‌ها از توالی اسیدهای آمینه بود. هر دوی این اکتشافات امکانات گسترده‌ای را فراهم می‌کنند.»
دستاوردهای دانشمندان: ترکیب علوم پایه و هوش مصنوعی
محض اطلاع‌مان پروتئین‌ها عموماً از ۲۰ نوع مختلف اسید آمینه تشکیل شده‌اند که می‌توان آن‌ها را بلوک‌های ساختاری حیات دانست. حوالی سال ۲۰۰۳، دیوید بیکر توانست با استفاده از این بلوک‌ها، پروتئین کاملاً جدیدی بسازد که به هیچ پروتئین دیگری شباهت نداشت. از آن زمان، گروه تحقیقاتی او پروتئینی پشت پروتئین‌های مصنوعی تولید کرده‌اند که تأثیرگذاری‌اش طیف گوناگونی از حوزه‌ها را در بر می‌گیرد، از جمله داروها، واکسن‌ها، نانومواد و سنسورهای کوچک.
دستاورد دوم هم مربوط به پیش‌بینی ساختار پروتئین‌ها است. می‌دانیم که در پروتئین‌ها، اسیدهای آمینه رشته‌های بلند به هم متصلی هستند که تا ساختار سه‌بعدی پیچیده‌ای خم می‌شوند، و این امر برای عملکرد پروتئین تعیین‌کننده است. از دهه ۱۹۷۰ به بعد، پژوهشگران گوناگونی کوشیده‌اند ساختار پروتئین‌ها را از توالی اسیدهای آمینه پیش‌بینی کنند، امّا این کار پیشرفت چندانی نداشت و واقعاً کار دشواری بود. با این حال، چهار سال پیش، یک پیشرفت شگفت‌انگیز رخ داد، بالاخره اتفاق افتاد! چه شد؟
حوالی سال ۲۰۲۰ بود که دو دانشمند بزرگ دمیس هسابیس و جان جامپر مدلی از هوش مصنوعی به نام AlphaFold2 توسعه دادند که با کمک آن، توانستند ساختار تقریباً تمامی ۲۰۰ میلیون پروتئینی را که پژوهشگران شناسایی کرده‌اند پیش‌بینی کنند. از زمان این پیشرفت، بیش از دو میلیون نفر از ۱۹۰ کشور از AlphaFold2 استفاده کرده‌اند. حیرت‌انگیز است، نه؟ در میان کاربردهای علمی بی‌شمارش، اکنون پژوهشگران می‌توانند مقاومت آنتی‌بیوتیکی را بهتر درک کنند و تصویر بهتری از آنزیم‌هایی که قادر به تجزیه پلاستیک هستند، ترسیم کنند.
بله، بدون پروتئین‌ها حیات نمی‌توانست وجود داشته باشد. خبر خوب این است که اکنون می‌توانیم ساختار پروتئین‌ها را پیش‌بینی و درک کرده و پروتئین‌های خودمان را طراحی کنیم، که بزرگ‌ترین منفعت را برای بشریت به ارمغان می‌آورد.
جمع‌بندی انتقادی
در حالی که این دستاوردها نمادی از پیشرفت علمی و قدرت بی‌نظیر فناوری‌های هوش مصنوعی هستند، باید توجه داشت که این تحولات به‌سادگی در جهت منافع بشریت قرار نمی‌گیرند. مسأله پیش‌بینی پروتئین‌ها و طراحی پروتئین‌های جدید، در عین حال که می‌تواند درمان‌های نوین و راهکارهای زیست‌محیطی موثری فراهم کند، ظرفیت سوءاستفاده‌های احتمالی و اخلاقی را هم افزایش می‌دهند. دسترسی وسیع به این فناوری‌ها، بدون نظارت دقیق و چارچوب‌های اخلاقی لازم، ممکن است به نتایج ناخواسته و پیامدهای خطرناک منجر شود. در نتیجه، باید هم‌زمان با تجلیل از این دستاوردها، به دقت مراقب پیامدهای اجتماعی و اخلاقی آن‌ها نیز باشیم.
