• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Wspólne myślenie robota i naukowca

    06.04.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Naukowcy z Wielkiej Brytanii wyposażyli robota o imieniu Adam w sztuczną inteligencję (AI) i zaawansowany zestaw algorytmów, które umożliwiają budowanie hipotez i przeprowadzanie pełnego cyklu eksperymentu naukowego. Badania, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Science, otwierają drogę do radykalnego przyśpieszenia tempa postępu naukowego.

    Obecnie automatyzację wykorzystuje się w laboratoriach do przeprowadzania wysokowydajnych eksperymentów, które pomagają w przetwarzaniu obszernych pakietów danych naukowych w znacznie krótszym czasie niż byłoby to możliwe w innym przypadku. Niemniej w dziedzinie biologii systemów, która jest złożona i obejmuje potężne ilości danych, których żaden człowiek nie byłby w stanie odpowiednio przeanalizować samodzielnie, takie technologie nie sprawdzają się. Na przykład pojedyncza osoba miałaby poważne trudności z przeanalizowaniem informacji o zaledwie jednym genomie, a analiza kilku z nich okazałaby się już po prostu niemożliwa.

    Wedle wyników ostatnich badań, prowadzonych przez profesora Rossa Kinga z Uniwersytetu Aberystwyth w Wlk. Brytanii, zrobotyzowani naukowcy mogą wnieść do biologii systemów więcej, aniżeli tylko zwykłą automatyzację. Mogą zrewolucjonizować sposób prowadzenia badań naukowych dzięki stawianiu hipotez, obmyślaniu doświadczeń, fizycznemu ich przeprowadzaniu i ustawicznemu interpretowaniu wyników. Postępy w AI i systemach obliczeniowych sprawiają, że jest to możliwe.

    Naukowcy opracowali system robotyczny i wyznaczyli mu zadanie zidentyfikowania genów, które kodują enzymy katalizujące reakcje w drożdżach piekarniczych (naukowcy wykorzystali je do modelowania bardziej złożonych form życia). Ta 50-letnia łamigłówka nie została jeszcze rozwiązana, a naukowcy chcieli się przekonać, jak poradzą sobie z nią roboty.

    Adam postawił i przetestował 20 hipotez oraz wyciągnął wnioski na podstawie przeprowadzonych eksperymentów. Naukowcy potwierdzili następnie wyniki, przeprowadzając doświadczenia ręcznie. Jak stwierdzili, powodem takich trudności w znalezieniu rozwiązania była znaczna liczba czynników komplikujących - powszechny problem w biologii systemów. Według naukowców, analizy robota były niezbędne, aby udało się rozwikłać tę "pajęczynę funkcjonalności".

    Opisy i sprawozdawczość naukowa mają bez wątpienia zasadnicze znaczenie dla swobodnej wymiany wiedzy naukowej. Co ważne, robot był w stanie zapisać każdy krok procesu, od początku do końca, w najdrobniejszych szczegółach. Adam był również w stanie przejść przez pełny cykl eksperymentu naukowego w bardzo krótkim czasie, co napawa naukowców nadzieją, że nowo pozyskana wiedza umożliwi dokonywanie nowych odkryć w znacznie szybszym tempie niż jest to obecnie możliwe.

    "Jeżeli nauka byłaby skuteczniejsza, miałaby lepsze szanse pomagać w rozwiązywaniu problemów społeczeństwa" - powiedział profesor King. "Jednym ze sposobów podniesienia skuteczności nauki jest jej automatyzacja. Automatyzacja była siłą napędową znacznej części postępu w XIX i XX w. i ten trend wydaje się utrzymywać.

    Choć można by argumentować, że Adam był w stanie dokonać odkrycia dzięki sposobowi, w jaki naukowcy sformułowali problem, zespół jest przekonany, że Adam jest pierwszą maszyną, która dokonała niezależnego odkrycia nowej wiedzy naukowej.

    "Zgadzamy się, że wiedza wygenerowana automatycznie przez Adama jest skromna" - czytamy w podsumowaniu. "Jednakże ta wiedza nie jest błaha, a w przypadku genów kodujących 2A2OA, naświetla, a być może nawet rozwiązuje 50-letnią łamigłówkę." Adam pokazał, jak prosty proces dokonywania odkryć opartych na hipotezie można zautomatyzować - co stanowi znaczący krok naprzód w zakresie AI i systemów obliczeniowych.

    Wykorzystanie zrobotyzowanych naukowców w laboratorium może poszerzyć sposób, w jaki naukowcy-ludzie studiują biologię. Wypowiadając się na temat badań w wywiadzie dla czasopisma Science, dr David Waltz powiedział: "W dziedzinie biologii są bez wątpienia obszerne pakiety danych, które wymagają poznania. Nie ma dobrego sposobu na sprowadzenie biologii do kilku prostych terminów. W pewnym sensie biologia wymaga od nas skatalogowania, zrozumienia i uporządkowania ogromnych ilości danych. Aby ją dobrze zrozumieć, biologia w szczególności potrzebuje metod takich jak ta, która została opisana." Nowe odkrycia mają znaczenie, jak zauważył, dla doskonalenia badań nad danymi astronomicznymi i modelowaniem klimatycznym.

    We wstępie do publikacji, dr Waltz i Bruce G. Buchanan zauważyli: "Systemy partnerskie człowiek-maszyna, realizujące zadania, z których każdy partner potrafi wywiązać się najlepiej, mogą w sposób znaczący zwiększyć tempo postępu naukowego w toku rewolucjonizowania sposobu uprawiania nauki oraz zmiany wymagań wobec wiedzy potrzebnej naukowcom".

    Kolejnym krokiem jest rozszerzenie funkcji i umiejętności robota o korzystanie z oprogramowania, które umożliwi zewnętrznym użytkownikom proponowanie hipotez i doświadczeń. Naukowcy mają nadzieję na wypracowanie sposobu umożliwiającego zespołom naukowym człowiek-robot wspólne prowadzenie prac. Adam jest nadal prototypem, ale brytyjski zespół ufa, że kolejny robot stanowić będzie wielką nadzieję dla naukowców poszukujących nowych leków, aby zwalczać choroby takie jak malaria.

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji:

    Science:

    http://www.sciencemag.org/

    Rada Badań Biologicznych i Biotechnologicznych:
    http://www.bbsrc.ac.uk/

    Źródło danych: Science; Rada Badań Biologicznych i Biotechnologicznych
    Referencje dokumentu: King R.D., et al. (2009) The automation of science. Science 324:85-89. DOI: 10.1126/science.1165620.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Science Commons (SC) - project Creative Commons mający na celu przyspieszenie i ułatwienie badań naukowych. Jego celem jest identyfikacja i usunięcie przeszkód prawnych oraz organizacyjnych utrudniających wymianę informacji i wprowadzenie danych do obiegu naukowego. Nauka – autonomiczna część kultury służąca wyjaśnieniu funkcjonowania świata, w którym żyje człowiek. Nauka jest budowana i rozwijana wyłącznie za pomocą tzw. metody naukowej lub metod naukowych nazywanych też paradygmatami nauki poprzez działalność badawczą prowadzącą do publikowania wyników naukowych dociekań. Proces publikowania i wielokrotne powtarzanie badań w celu weryfikacji ich wyników prowadzi do powstania wiedzy naukowej. Zarówno ta wiedza jak i sposoby jej gromadzenia określane są razem jako nauka. Metodologia badań pedagogicznych jest to nauka o metodach i działalności naukowej w pedagogice obejmującej sposoby przygotowania i prowadzenia badań naukowych na gruncie pedagogiki oraz opracowania ich wyników, budowy systemów naukowych oraz utrwalenie w mowie i w piśmie osiągnięć pedagogiki naukowej. Ze względu na zakres stosowania wyróżnia się metodologię ogólną, która zajmuje się ogólnymi problemami metod i systemów naukowych oraz metodologię szczegółową badającą metody i systemy wybranych nauk np.: pedagogicznych.

    Robot – mechaniczne urządzenie wykonujące automatycznie pewne zadania. Działanie robota może być sterowane przez człowieka, przez wprowadzony wcześniej program, bądź przez zbiór ogólnych reguł, które zostają przełożone na działanie robota przy pomocy technik sztucznej inteligencji. Roboty często zastępują człowieka przy monotonnych, złożonych z powtarzających się kroków czynnościach, które mogą wykonywać znacznie szybciej od ludzi. Domeną ich zastosowań są też te zadania, które są niebezpieczne dla człowieka, na przykład związane z manipulacją szkodliwymi dla zdrowia substancjami lub przebywaniem w nieprzyjaznym środowisku. Nauki stosowane – część zgromadzonej wiedzy, która umożliwia rozwiązywanie określonych rzeczywistych problemów albo część działalności naukowej, która jest podejmowana w celu rozwiązania tych problemów. Tak zdefiniowana „nauka stosowana” spełnia treściowe i metodologiczne wymagania stawiane „nauce”. Podział wszystkich nauk na podstawowe i stosowane jest dyskusyjny, ponieważ wszystkie badania naukowe zwykle przynoszą korzyści, a badania podejmowane w celu rozwiązania istniejących problemów często wymagają wzbogacenia wiedzy podstawowej.

    Albert Einstein World Award of Science – coroczna nagroda przyznawana przez Światową Radę Kultury (World Cultural Council). Jest ona zachętą do badań i dalszego rozwoju naukowego i technologicznego, ze szczególnym uwzględnieniem badań, które już przyniosły prawdziwą korzyść dla ludzkości. Polityka naukowa definiowana jest jako działalność państwa oraz innych instytucji publicznych mająca na celu takie wpływanie na naukę, które w sposób optymalny przyczyni się do wzrostu gospodarczego i rozwoju społecznego przy jak najlepszym wykorzystaniu środków na badania naukowe. Często do szeroko rozumianej polityki naukowej zalicza się także politykę innowacyjną, której zadaniem jest wprowadzanie wyników badań naukowych, wynalazków i usprawnień do praktyki gospodarczej. Jest to jedna z najmłodszych dziedzin polityki gospodarczej, ukształtowała się dopiero w latach pięćdziesiątych ubiegłego stulecia. Przełomową datą jest rok 1935, kiedy to wydano pracę J.D.Bernala pt. "The Social Function of Science"("Społeczna funkcja nauki"), ujmującą całościowo problemy nauki we współczesnym świecie. W 1967r. we Frascati(Włochy) odbyła się konferencja przedstawicieli krajów skupionych w OECD, w trakcie której wypracowano wiele zaleceń i definicji dotyczących polityki naukowej, będących podstawą obecnego rozwoju tej dziedziny. Dzięki ustaleniom z 1967r. w wielu krajach, także w krajach rozwijających się, utworzono organy decyzyjne a szczeblu rządowym odpowiedzialne za politykę naukową.

    Konferencja naukowa – spotkanie grupy naukowców, praktyków i osób zainteresowanych pewnym działem nauki. W ramach spotkania referowane są wyniki badań naukowych lub odbywa się seria krótkich wykładów monograficznych i dyskusji na określony temat. Konferencje, obok publikacji, są jedną z dwóch podstawowych form prezentowania i dyskutowania wyników badań naukowych. Wystąpienia na konferencjach naukowych, w których prezentuje się swoje wyniki badań są nazywane prezentacjami, komunikatami, doniesieniami wstępnymi, referatami. Materiały konferencji mogą być publikowane. Interdyscyplinarność to rodzaj współpracy naukowej, w której naukowcy, stosując typowe dla swoich dyscyplin metody badawcze, starają się doprecyzować wstępnie sformułowany problem. W wyniku działań interdyscyplinarnych powstaje specyficzna nowa wiedza przedstawiająca podejście odmienne od podejść reprezentowanych przez dziedziny, na których się opiera.

    Janusz Marek Bujnicki (ur. 1975) – profesor nauk biologicznych, kierownik Laboratorium Bioinformatyki i Inżynierii Białka w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie; kierownik grupy badawczej w Laboratorium Bioinformatyki Pracowni Bioinformatyki Instytutu Biologii Molekularnej i Biotechnologii Wydziału Biologii UAM w Poznaniu; członek Akademii Młodych Uczonych PAN; członek Komitetu Biologii Ewolucyjnej i Teoretycznej PAN i Komitetu Biochemii i Biofizyki PAN, członek-założyciel i wiceprezes (2008–2010) a następnie prezes (2011–2013) Polskiego Towarzystwa Bioinformatycznego; członek zarządu Society of Bioinformatics in Northern Europe, SocBiN; członek panelu Life, Environmental and Geo Sciences (LEGS) organizacji Science Europe; członek komitetu naukowego inicjatywy Innovative Medicines Initiative; redaktor wykonawczy, a wcześniej członek rady redakcyjnej czasopisma „Nucleic Acids Research”, zastępca redaktora sekcji w czasopiśmie "BMC Bioinformatics"; członek rady redakcyjnej czasopism „Journal of Applied Genetics”, „Database", „Journal of Nucleic Acids”; redaktor serii „Nucleic Acids and Molecular Biology”. Pierwszy polski laureat grantu w dziedzinie nauk biologicznych przyznawanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERC), zwycięzca pierwszej edycji plebiscytu "Polacy z Werwą" w kategorii Nauka.

    Communicating Sequential Processes (CSP) – formalny język służący do opisywania wzorców interakcji w równoległych systemach obliczeniowych. CSP został po raz pierwszy opisany przez C. A. R. Hoare jednakże od czasu pierwszej publikacji został bardzo rozbudowany. CSP znajduje praktyczne zastosowanie jako narzędzie do określania i weryfikowania różnych aspektów funkcjonowania systemów równoległych. CSP jest cały czas przedmiotem aktywnych badań, w tym także pracy mającej na celu zwiększenie zakresu praktycznego zastosowania CSP (np. zwiększenie ilości systemów, które mogą być za jego pomocą analizowane).

    Centrum Badań Wschodnich - powołana 24 stycznia 2008 roku w Olsztynie placówka naukowa, która ma za zadanie zajmować się m.in. doradzaniem samorządowi województwa w kontaktach polsko-rosyjsko-litewskich. Centrum funkcjonuje przy istniejącym od lat w Olsztynie Ośrodku Badań Naukowych. W skład Rady Programowej Centrum weszli naukowcy z Olsztyna, Warszawy, Wrocławia, Krakowa, a także Wilna. Posiedzenia ścisłego zespołu CBW, w skład którego wchodzą naukowcy i pracownicy samorządu województwa warmińsko-mazurskiego mają się odbywać co tydzień, natomiast Rada Programowa, w zależności od potrzeb, ma się spotykać raz-dwa razy w roku. Interdyscyplinarność to rodzaj współpracy naukowej, w której naukowcy, stosując typowe dla swoich dyscyplin metody nadawcze, starają się doprecyzować wstępnie sformułowany problem. W wyniku działań interdyscyplinarnych powstaje specyficzna nowa wiedza przedstawiająca podejście odmienne od podejść reprezentowanych przez dziedziny, na których się opiera.

    Instytut Technik Innowacyjnych EMAG jest instytutem badawczym zajmującym się kompleksowym opracowywaniem a także wdrażaniem nowoczesnych urządzeń, systemów oraz technologii. Realizator prac naukowych, badawczo-rozwojowych, konstrukcyjnych i ekspertyz w zakresie elektrotechniki, automatyki przemysłowej, telekomunikacji, systemów monitorowania i urządzeń bezpieczeństwa, systemów sterowania procesami, informatyki technicznej, sieciowych systemów informacyjnych, racjonalnego użytkowania paliw i energii oraz ochrony środowiska. Ofertę EMAG-u uzupełniają: badania specjalistyczne, atestacyjne i certyfikacyjne przeprowadzane w Centrum Badań i Certyfikacji (m.in. w unikatowej Pracowni Badań Kompatybilności Elektromagnetycznej) posiadającym akredytacje PCA, małoseryjna produkcja aparatury i urządzeń oraz usługi serwisowe. EMAG posiada własny ośrodek szkolenia oraz wydaje własne czasopismo naukowo-techniczne "Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa", poradniki, instrukcje i monografie. EMAG to lider wielu segmentów rynku - m.in. w zakresie aparatury i systemów bezpieczeństwa i monitorowania zagrożeń naturalnych, systemów automatyki kontroli parametrów jakościowych węgla. Misją i głównym celem Instytutu EMAG jest opracowywanie nowych innowacyjnych rozwiązań oraz doskonalenie istniejących urządzeń, technologii i systemów przyczyniających się do poprawy efektywności procesów produkcyjnych, wzrostu bezpieczeństwa pracy i jakości życia. Siedziba Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG mieści się w Katowicach.

    Dodano: 06.04.2009. 15:11  


    Najnowsze