محاكاة البنية ثلاثية الأبعاد للبروتين

محاكاة البنية ثلاثية الأبعاد للبروتين

تحويل القدرة الحاسوبية إلى قوة تدفع البحث والأعمال إلى الأمام.

ضمن مجالات أعمال فوميهيسا كوجيما، يشكّل الذكاء الاصطناعي والعلوم الحاسوبية أساسًا مهمًا يربط Web3 والبلوك تشين والطب والتكنولوجيا الحيوية.

منذ أيام دراسته، اهتمّ بـ المعلوماتية الحيوية، والأحياء الحاسوبية، وأبحاث اكتشاف الأدوية. وفي Studio Makyu Co., Ltd.، شارك ليس فقط في إنتاج الويب وتطوير الأنظمة، بل أيضًا في GPGPU، وHPC، وتحليل in silico، وتطوير البرمجيات البحثية.

كما تُطبَّق هذه الخبرة في العلوم الحاسوبية حاليًا على الأعمال المرتبطة بـ Biozipcode™ وتسويق أبحاث السكري والأمراض المستعصية.

تلخّص هذه الصفحة مسيرة أعمال الذكاء الاصطناعي والعلوم الحاسوبية التي شارك فيها فوميهيسا كوجيما، وصلتها بالبحث الطبي والتسويق التجاري.

ما المقصود بأعمال الذكاء الاصطناعي والعلوم الحاسوبية.

ليست مجرد محاكاة

أعمال الذكاء الاصطناعي والعلوم الحاسوبية لا تعني ببساطة استخدام AI أو امتلاك حواسيب عالية الأداء.

تحليل كميات كبيرة من البيانات.
فهم الظواهر المعقدة من خلال الحساب.
دعم تكوين الفرضيات البحثية.
تحديد العلاقات التي يصعب رؤيتها بالتجارب وحدها.
تنفيذ هذه القدرات كنُظم مطلوبة للأعمال.

بالنسبة لي، تعني أعمال العلوم الحاسوبية تحويل هذه السلسلة من الأنشطة إلى شكل يمكن استخدامه في بيئات البحث والأعمال الواقعية.

في مجال الطب والتكنولوجيا الحيوية، ترتبط أنواع كثيرة من المعلومات ببعضها بصورة معقدة، بما في ذلك الجينات، والبروتينات، والخلايا، والأمراض، والمرشحات الدوائية، والبيانات السريرية. ومن الصعب فهم الصورة الكاملة بالملاحظة البشرية وحدها، لذلك تصبح التحليلات الحاسوبية والدعم المعتمد على AI مهمة.

المكتب في مختبر الكيمياء الحيوية الحاسوبية في ذلك الوقت

المكتب في مختبر الكيمياء الحيوية الحاسوبية في ذلك الوقت

كانت نقطة البداية هي المعلوماتية الحيوية

خلال سنوات الدراسة الجامعية والدراسات العليا، درس فوميهيسا كوجيما المعلوماتية الحيوية في جامعة ريتسوميكان.

المعلوماتية الحيوية هي مجال تتقاطع فيه علوم الحياة وعلوم المعلومات. ويستخدم الحواسيب لتحليل المعلومات البيولوجية مثل الجينات والبروتينات، ويطبّق هذا التحليل على فهم الأمراض ودعم أبحاث اكتشاف الأدوية.

وقد أدى اهتمامه منذ أيام دراسته بـ المعلوماتية الحيوية، واكتشاف الأدوية، والبرمجيات التحليلية، ومعالجة البيانات لاحقًا إلى دعم البحث من خلال Studio Makyu Co., Ltd. والتسويق التجاري لـ Biozipcode™.

في هذا المجال، لا يؤدي الباحثون وحدهم دورًا مهمًا، بل كذلك المهندسون الذين يدعمون البحث والأشخاص الذين يربطون نتائج البحث بالأعمال. وبدلًا من البقاء في الجامعة كباحث، اختار فوميهيسا كوجيما العمل من جانب الأعمال، من خلال دعم البحث من الخارج.

كما تلقّى دعمًا كبيرًا من البروفيسور تاكيشي كيكوتشي من مختبر الكيمياء الحيوية الحاسوبية في قسم المعلوماتية الحيوية، كلية علوم وهندسة المعلومات، جامعة ريتسوميكان، الذي كان ينتمي إليه في ذلك الوقت. وأصبحت التوجيهات والخبرات التي اكتسبها كطالب أساسًا مهمًا لأعماله اللاحقة في المعلوماتية الحيوية، والعلوم الحاسوبية، ودعم البحث الطبي.

برمجيات حاسوبية ومحطة عمل مخصصة

برمجيات حاسوبية ومحطة عمل مخصصة

الدعم التقني في Studio Makyu Co., Ltd.

بدأت Studio Makyu Co., Ltd. كشركة تركّز على إنتاج الويب، والتسويق عبر الويب، وتطوير الأنظمة.

وفي الوقت نفسه، بدأت الشركة أيضًا في مرحلة مبكرة العمل على الحساب باستخدام المعلوماتية الحيوية وGPGPU.

في إطار دعم البحث المشترك مع جامعة شيغا للعلوم الطبية، لم تدعم الشركة تجارب in vivo وin vitro فحسب، بل دعمت أيضًا البحث والتطوير بنهج in silico. وشمل ذلك استخدام أدوات تحليلية مثل BLAST، وتطوير برمجيات خاصة، والحوسبة واسعة النطاق باستخدام GPGPU.

هذا النوع من الدعم لا يكون مرئيًا دائمًا من الخارج.

فبدلًا من الظهور كمؤلف في ورقة علمية، يعني ذلك تهيئة البيئة اللازمة لدفع البحث إلى الأمام.
إتاحة إجراء الحسابات.
جعل التعامل مع البيانات أسهل.
بناء الأنظمة اللازمة لربط نتائج البحث بالأعمال.

وقد أدى هذا الدعم التقني خلال فترة Studio Makyu Co., Ltd. لاحقًا إلى تأسيس Biozipcode, Inc..

استخدام الذكاء الاصطناعي والعلوم الحاسوبية.

الخبرة في GPGPU وHPC

GPGPU هي تقنية تستخدم وحدات GPU، التي طُوّرت في الأصل لمعالجة الرسوميات، من أجل الحوسبة العلمية والمعالجة واسعة النطاق.

اهتم فوميهيسا كوجيما باستخدام GPGPU في المعلوماتية الحيوية، وشارك في المعالجة التحليلية وتطوير بيئات الحوسبة واسعة النطاق.

وقد توسعت هذه الخبرة في اتجاهين.

الأول كان دعم العلوم الحاسوبية في مجالات الطب، واكتشاف الأدوية، والمعلوماتية الحيوية.
والآخر كان أعمال تعدين الأصول المشفرة.

للوهلة الأولى، قد يبدو البحث في التكنولوجيا الحيوية والتعدين مجالين غير مرتبطين تمامًا. غير أنهما يشتركان في أساس تقني مشترك من حيث استخدام كميات كبيرة من الموارد الحاسوبية.

كيفية شراء وحدات GPU.
كيفية تصميم الطاقة والتبريد.
كيفية إبقاء بيئة الحوسبة تعمل باستقرار.
كيفية تحسين كفاءة المعالجة.
كيفية جعل المعدات المستثمر فيها قابلة للاستمرار كعمل تجاري.

أصبحت هذه الخبرة أساسًا للتعامل مع الذكاء الاصطناعي والعلوم الحاسوبية لا كمجرد تقنيات بحثية، بل كأعمال واقعية.

ما الذي يجب أن يسبق استخدام الذكاء الاصطناعي

أصبحت كلمة “AI” تُستخدم على نطاق واسع، ولكن في البيئات الطبية والبحثية توجد أمور يجب تهيئتها قبل أن يمكن استخدام AI استخدامًا حقيقيًا.

أولًا، يجب تنظيم البيانات.
ثانيًا، يجب أن يكون هدف التحليل واضحًا.
وثالثًا، يجب تحديد كيفية استخدام نتائج التحليل في البحث أو الأعمال.

ما يؤكد عليه فوميهيسا كوجيما ليس جعل AI يبدو مثيرًا للإعجاب، بل تنظيم المعلومات وسير العمل بحيث يمكن استخدام AI فعليًا.

تنظيم بيانات البحث.
تنظيم الأوراق العلمية ومعلومات البراءات.
هيكلة المعلومات المتعلقة بالخلايا والأمراض.
إعداد بيانات الاختبار والمعلومات السريرية بشكل يمكن تحليله في المستقبل.
تحويل هذه العناصر إلى شاشات وأنظمة يمكن للباحثين والمؤسسات الطبية والشركات استخدامها.

في AI وأعمال العلوم الحاسوبية، تُعدّ هذه “المعالجة المسبقة” و“النَّظْمَنة” في غاية الأهمية.

الصلة بـ Biozipcode™

في البحث والتطوير الذي تجريه Biozipcode, Inc.، تتداخل عدة محاور، منها تقنية استهداف الخلايا “Biozipcode™”، والخلايا الجذعية المرتبطة بالسكري، والمؤشرات الحيوية، و5-ALA، ومثبطات HDAC، ومضاعفات السكري، وعلاج السرطان.

ويتطلب دفع هذا البحث إلى الأمام ليس التجارب فقط، بل أيضًا دعمًا من معدات وطرق حاسوبية قادرة على التعامل مع أعباء حسابية هائلة.

أي خلايا ينبغي استهدافها؟
ما تسلسلات الببتيدات التي يُحتمل أن ترتبط بخلايا محددة؟
ما الأمراض التي قد تكون لها تطبيقات محتملة؟
كيف يرتبط البحث بالأوراق العلمية والبراءات القائمة؟
ما المؤشرات التي ينبغي تقييمها في البحث السريري؟

يمكن دعم هذه الأسئلة من خلال الجمع بين المعلوماتية الحيوية، وتحليل in silico، وAI، وتطوير قواعد البيانات، وبحوث الأدبيات العلمية، وبحوث البراءات.

وتعمل أعمال الذكاء الاصطناعي والعلوم الحاسوبية التي يشارك فيها فوميهيسا كوجيما أيضًا كـ أساس غير ظاهر خلف الكواليس لجعل البحوث الناشئة من الجامعات مثل Biozipcode™ أسهل في التطبيق العملي.

تسلسلات الأحماض الأمينية السباعية والعلوم الحاسوبية

من السمات الرئيسية لـ Biozipcode™ مفهوم استخدام تسلسلات مكوّنة من سبعة أحماض أمينية من أجل تحديد خلايا معينة.

وبما أن هناك 20 نوعًا من الأحماض الأمينية، فإن الجمع بين سبعة أحماض أمينية يمكن نظريًا أن ينتج نحو 1.3 مليار تسلسل ممكن.

وللبحث ضمن هذه الاحتمالات عن تسلسلات يُحتمل أن ترتبط بالخلايا أو الأنسجة المستهدفة وتطبيقها على العلاج أو التشخيص، لا تصبح التجارب وحدها مهمة، بل كذلك التضييق الحاسوبي وتنظيم البيانات.

ليس من الواقعي اختبار كل شيء بالتجارب وحدها.
تضييق نطاق المرشحات.
مقارنة البيانات.
تنظيم العلاقة بين التسلسلات والخلايا.
عرض المرشحات الواعدة بشكل يسهل على الباحثين تقييمه.

في مثل هذه الحالات، من المتوقع أن يؤدي استخدام العلوم الحاسوبية وAI دورًا مهمًا.

التطبيقات في دعم اكتشاف الأدوية والتشخيص

لا يقتصر دور AI والعلوم الحاسوبية على اكتشاف الأدوية، بل يشمل أيضًا التشخيص وتطوير المؤشرات الحيوية.

في أبحاث السكري، من المهم تحديد كيفية اكتشاف الخلايا الجذعية المرتبطة بالسكري والحالات الخلوية غير الطبيعية، وليس مستويات سكر الدم فقط. وفي المستقبل، قد يتيح الجمع بين اختبارات الدم، وتحليل الخلايا، والمؤشرات الحيوية، وتحليل الصور، والبيانات السريرية تحقيق تشخيصات وتقييمات بحثية أكثر دقة.

بالإضافة إلى ذلك، في علاج السرطان والأمراض المستعصية، ستؤدي العلوم الحاسوبية دورًا متزايد الأهمية في النظر في الخلايا التي ينبغي استهدافها، والأدوية التي ينبغي دمجها، وفئات المرضى التي قد تكون مناسبة.

ليست أعمال AI والعلوم الحاسوبية عملًا قائمًا بذاته. بل تعمل كـ أساس يدعم البحث الطبي، وتقنيات التشخيص، واكتشاف الأدوية، والتجارب السريرية، والتعاون مع شركات الأدوية.

الاتجاهات المستقبلية

في المرحلة المقبلة، تدرس AI وأعمال العلوم الحاسوبية المجالات التالية:

  • دعم تحليل المعلوماتية الحيوية
  • استكشاف المرشحات لتسلسلات الببتيدات وتقنية استهداف الخلايا
  • تطوير قواعد بيانات للأوراق العلمية والبراءات ومعلومات البحث
  • تنظيم معلومات الخلايا الجذعية المرتبطة بالسكري والمؤشرات الحيوية
  • أبحاث حول 5-ALA ومثبطات HDAC وإعادة توظيف الأدوية القائمة
  • استكشاف التطبيقات المحتملة في السرطان والأمراض المستعصية
  • تنظيم بيانات البحث السريري وعرضها بصريًا
  • تنظيم المعلومات لشركاء البحث المشترك والمستثمرين
  • التكامل مع أنظمة البحث الخاصة بـ KYC وAML والامتثال
  • تنظيم المعلومات متعددة اللغات من أجل التوسع الدولي

تُوضَع هذه العناصر جميعًا ليس بقدر ما هي “إنشاء شيء باستخدام AI”، بل بوصفها أساسًا حاسوبيًا لدفع البحث والأعمال إلى الأمام.

موضع هذه الصفحة

تلخّص هذه الصفحة العلاقة بين المعلوماتية الحيوية، وGPGPU، وHPC، وتحليل in silico، واستخدام AI، ودعم البحث، ودعم التسويق التجاري فيما يتعلق بأعمال AI والعلوم الحاسوبية التي شارك فيها فوميهيسا كوجيما.

لا يضمن المحتوى الوارد هنا أي نتيجة بحثية محددة أو أثر طبي أو دقة تشخيصية أو أثر علاجي.

تتطلب التطبيقات في البحث الطبي واكتشاف الأدوية التحقق من جانب الباحثين والأطباء وشركات الأدوية والجهات التنظيمية.