人工智能与合成生物分子相结合会创造新的百年繁荣商机吗?

扫盲小分队2018-07-05 11:20

加州理工学院的研究人员已经开发出一种由DNA制成的人工神经网络,可以解决一项经典的机器学习问题,即正确地识别手写字。这项工作是将人工智能与合成生物分子相结合的重要进步。

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图源:Olivier Wyart

这项研究的论文发表在7月4日和7月19日出版的《自然》杂志上。

研究人员生物工程学助理教授Lulu Qian说:“虽然科学家们才刚刚开始在分子机器中探索人工智能,但它的潜力已经不可否认。

她说:”电子计算机和智能手机在近100年里高度发掘了人类的能力,但是人造分子机器可以使用所有的分子制成东西,甚至造出油漆和绷带,在未来的百年里对环境的反应更为灵敏。”

人工神经网络是由人脑启发的数学模型。尽管人工神经网络与它们的生物对应物相比要简单得多,但其功能类似于神经元网络,并且能够处理复杂的信息。钱的实验室的这项工作的最终目标是用DNA制成的人工神经网络来规划智能产品的行为。

“人类大脑中有超过800亿个神经元,它们做出高度复杂的决定。像蛔虫这样的小动物可以用几百个神经元做出更简单的决定。在这项工作中,我们设计并创建了一个生化电路,它像一个小的神经元网络一样,将分子信息分类得比以前要复杂得多,”Qian说。

为了说明DNA神经网络的能力,Qian实验室研究生Kevin Cherry选择了一个任务,这是电子人工神经网络的一个经典挑战:识别笔迹。

人类的笔迹差别很大,所以当一个人仔细检查一个潦草的字迹时,大脑会执行复杂的计算任务来识别它们,但有时还是很难识别他人的撩草笔迹。所以识别手写字是测试智能人工神经网络的常见模式。

“天然分子特征中缺乏几何学,仍然需要复杂的生物神经网络来识别它们:例如,独特气味分子的混合物。”Qian说。

Qian和Cherry计划开发可以学习的人工神经网络,使之可以“记忆”。

Cherry说:“普通的医学诊断只能检测到部分生物分子的存在,例如胆固醇或血糖。而使用像我们这样的更复杂的生物分子电路,诊断测试有一天可能包括数百个生物分子,可以在分子环境中直接进行分析和反应。”

本文根据外国媒体近期报道编写,未标注图片源于网络。

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