Logarid
  • BioTech
  • Environment
  • Energy
  • Technology

Một ‘lời khuyên khôn ngoan’ cho sinh học tổng hợp

by chungnv02 December 9, 2022
written by chungnv02 December 9, 2022
Công nghệ sinh học tổng hợp
77

Học máy đang biến đổi tất cả các lĩnh vực khoa học sinh học và công nghiệp, nhưng thường chỉ giới hạn ở một số người dùng và tình huống.

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Vi sinh vật trên cạn Max Planck do Tobias Erb đứng đầu đã phát triển METIS, một hệ thống phần mềm mô-đun để tối ưu hóa các hệ thống sinh học. Nhóm nghiên cứu chứng minh khả năng sử dụng và tính linh hoạt của nó với nhiều ví dụ sinh học.

>> Tham khảo: Vật liệu thế hệ mới thay đổi hành vi dựa trên kinh nghiệm trước đó.

Mặc dù kỹ thuật của các hệ thống sinh học thực sự không thể thiếu trong công nghệ sinh học và sinh học tổng hợp, nhưng ngày nay học máy đã trở nên hữu ích trong mọi lĩnh vực sinh học. Tuy nhiên, rõ ràng là việc áp dụng và cải tiến các thuật toán, quy trình tính toán được tạo thành từ danh sách các lệnh, không dễ tiếp cận.

Chúng không chỉ bị giới hạn bởi kỹ năng lập trình mà còn thường không đủ dữ liệu được dán nhãn thực nghiệm. Tại giao điểm của các công việc tính toán và thử nghiệm, cần có các phương pháp hiệu quả để thu hẹp khoảng cách giữa các thuật toán học máy và các ứng dụng của chúng cho các hệ thống sinh học.

Giờ đây, một nhóm tại Viện Vi sinh vật trên cạn Max Planck do Tobias Erb đứng đầu đã thành công trong việc dân chủ hóa việc học máy. Trong ấn phẩm gần đây của họ trên tạp chí “Nature Communications”, nhóm đã trình bày cùng với các đối tác cộng tác từ Viện INRAe ở Paris, công cụ METIS của họ.

>> Tham khảo: Chất xúc tác có liên quan tối đa đến việc sản xuất hóa chất và lưu trữ năng lượng bằng hydro.

Ứng dụng này được xây dựng theo kiến ​​trúc mô-đun và linh hoạt đến mức không yêu cầu kỹ năng tính toán và có thể được áp dụng trên các hệ thống sinh học khác nhau và với các thiết bị phòng thí nghiệm khác nhau. METIS là viết tắt của Thử nghiệm Thử nghiệm Hướng dẫn Máy học để Cải thiện Hệ thống và cũng được đặt theo tên của nữ thần trí tuệ và thủ công cổ đại Μῆτις, lit. “tư vấn khôn ngoan.”

Yêu cầu ít dữ liệu hơn

Học tích cực, còn được gọi là thiết kế thử nghiệm tối ưu, sử dụng thuật toán học máy để đề xuất một cách tương tác nhóm thử nghiệm tiếp theo sau khi được đào tạo dựa trên kết quả trước đó, một cách tiếp cận có giá trị cho các nhà khoa học trong phòng thí nghiệm ướt, đặc biệt là khi làm việc với một số lượng hạn chế dữ liệu được dán nhãn thử nghiệm.

Nhưng một trong những điểm nghẽn chính là dữ liệu được dán nhãn thử nghiệm được tạo ra trong phòng thí nghiệm không phải lúc nào cũng đủ cao để huấn luyện các mô hình máy học.

Amir Pandi, một trong những tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Mặc dù học tích cực đã làm giảm nhu cầu về dữ liệu thử nghiệm, nhưng chúng tôi đã tiến xa hơn và kiểm tra các thuật toán học máy khác nhau. Thật đáng khích lệ, chúng tôi đã tìm thấy một mô hình thậm chí ít phụ thuộc vào dữ liệu hơn”.

>> Tham khảo: Thảm thực vật ở Bắc Cực có tác động lớn đến sự nóng lên.

Để thể hiện tính linh hoạt của METIS, nhóm đã sử dụng nó cho nhiều ứng dụng, bao gồm tối ưu hóa sản xuất protein, cấu trúc di truyền, kỹ thuật tổ hợp hoạt động của enzyme và chu trình chuyển hóa cố định CO2 phức tạp có tên CETCH.

Đối với chu trình CETCH, họ đã khám phá một không gian tổ hợp gồm 1025 điều kiện chỉ với 1.000 điều kiện thử nghiệm và báo cáo tầng cố định CO2 hiệu quả nhất được mô tả cho đến nay.

Tối ưu hóa hệ thống sinh học

Trong ứng dụng, nghiên cứu cung cấp các công cụ mới để dân chủ hóa và thúc đẩy các nỗ lực hiện tại trong công nghệ sinh học, sinh học tổng hợp, thiết kế mạch di truyền và kỹ thuật trao đổi chất.

Christoph Diehl, đồng tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “METIS cho phép các nhà nghiên cứu tối ưu hóa các hệ thống sinh học đã được phát hiện hoặc tổng hợp của họ”.

“Nhưng nó cũng là một hướng dẫn tổ hợp để hiểu các tương tác phức tạp và tối ưu hóa dựa trên giả thuyết. Và lợi ích thú vị nhất có lẽ là gì: nó có thể là một hệ thống rất hữu ích để tạo nguyên mẫu cho các hệ thống mới trong tự nhiên.”

>> Tham khảo: Nghiên cứu cho thấy xử lý đất bằng ethanol bảo vệ thực vật khỏi hạn hán.

METIS là một công cụ mô-đun chạy dưới dạng sổ ghi chép Python của Google Colab và có thể được sử dụng thông qua một bản sao sổ ghi chép cá nhân trên trình duyệt web mà không cần cài đặt, đăng ký hoặc cần sức mạnh tính toán cục bộ.

Các tài liệu được cung cấp trong tài liệu này có thể hướng dẫn người dùng tùy chỉnh METIS cho các ứng dụng của họ.

sinh học tổng hợp
0 comment 1 FacebookTwitterPinterestEmail
chungnv02

previous post
Vật liệu thế hệ mới thay đổi hành vi dựa trên kinh nghiệm trước đó
next post
Tai nạn tàu container là mối đe dọa đang nổi lên đối với hệ sinh thái biển

Related Articles

Công cụ chỉnh sửa gen mới cho phép...

September 12, 2023

Vi khuẩn phổ biến được biến đổi để...

August 8, 2023

Vi khuẩn lai: Chuyển gen giữa các chủng...

July 19, 2023

Lợi ích tế bào của liệu pháp gen...

July 5, 2023

Cơ chế tế bào giải thích sự khác...

June 22, 2023

Phương pháp mới mở rộng thế giới RNA...

June 22, 2023

Các nhà nghiên cứu chế tạo men vi...

June 15, 2023

Một chủng mới của loại lợi khuẩn có...

June 13, 2023

Chỉnh sửa gen đơn giản nhằm ngăn chặn...

June 6, 2023

Phương pháp mới tạo công tắc di truyền...

June 1, 2023

Leave a Comment Cancel Reply

Save my name, email, and website in this browser for the next time I comment.

Recent Comments

No comments to show.

Editor’s Picks

  • Nghiên cứu cho thấy hóa chất diệt cỏ độc hại bay vào không khí

    September 12, 2023
  • Vi khuẩn phổ biến được biến đổi để tạo ra thuốc dựa trên đường thiết kế

    August 8, 2023
  • Các mô hình toán học xử lý số có thể khiến các nhà hoạch định chính sách đau đầu

    July 19, 2023
  • Nguy cơ điện khí hóa tòa nhà không hiệu quả kéo dài nhiên liệu hóa thạch

    July 5, 2023
  • Các nhà nghiên cứu phát hiện ra bờ biển của Israel bị ô nhiễm hơn hai tấn vi nhựa

    June 22, 2023

Social Networks

Facebook Twitter Linkedin Email

Gzone6 - Kiến thức SEO

KDHay - Cuộc sống công sở

Camtruyen - Lắng nghe mọi lúc

Thư Viện Truyện Tiên Hiệp

M5Men - Truyện hay

  • Facebook
  • Twitter
  • Linkedin
  • Youtube
  • Email
  • Rss

All Right Reserved. Designed and Developed by Logarid

Logarid
  • BioTech
  • Environment
  • Energy
  • Technology