Ifihan si Imọye Oríkĕ ni Bioengineering: Awọn ipa, Awọn aala, Afọwọsi, Ethics ati Biosafety

Awọn anfani:

• Ni anfani lati ṣe iyatọ nibiti oye itetisi atọwọda fi akoko pamọ ni iṣan-iṣẹ bioengineering (wíwo, isamisi ilana, kikọ) ati nibiti itumọ ti ẹkọ ati awọn ipinnu aabo ti fi silẹ fun eniyan, da lori ipele ti eewu.
• Agbara lati lo ibawi kan ti o jẹrisi abajade itetisi atọwọda kọọkan nipasẹ awọn igbesẹ ti sisopọ rẹ si orisun, ijẹrisi pẹlu ohun elo ominira, kọlu ọkan ti ẹkọ ati idanwo ni ile-iyẹwu tutu.
• Loye idi ti aṣiri data alaisan, eewu lilo-meji ati biosecurity yẹ ki o gbero lati ibẹrẹ ni bioengineering

O wa ni arin ile-iyẹwu kan. Ni apa kan, awọn mewa ti gigabytes ti data aise ti n jade lati inu ẹrọ atẹle RNA, ati ni apa keji, ilana bakteria ti o ti n gbiyanju lati mu dara fun awọn ọsẹ; Ni ọwọ kan, akopọ iwe ti awọn nkan 400 ti o nilo lati ka, ni apa keji, ile-ikawe iyatọ amuaradagba ti o nilo lati ṣe apẹrẹ ati “iyipada yii n mu iṣẹ ṣiṣe pọ si” idawọle ti o nilo lati jẹrisi. Bioengineering (ẹka ti imọ-ẹrọ ti o ndagba awọn oogun, awọn enzymu, awọn ohun elo, awọn iwadii aisan ati awọn ilana nipasẹ wiwọn ati awoṣe awọn ọna ṣiṣe ti ibi) n ṣiṣẹ ni inherently pẹlu multidimensional, ariwo ati data gbowolori; Idanwo kan gba awọn ọjọ, aṣiṣe kan padanu ẹgbẹẹgbẹrun dọla ti iye awọn reagents. Imọran atọwọda (AI- sọfitiwia ti o le jade awọn ilana lati inu data itan ati gbejade tabi ṣe iyasọtọ ọrọ, awọn okun, awọn aworan ati awọn koodu) mu ọ yara ni opo data yii ati titẹ idiyele. Ṣugbọn ibẹrẹ ti module yii jẹ kedere: AI jẹ oluranlọwọ, ohun elo ọlọjẹ, ati olupilẹṣẹ alaworan kan; Iwọ ni alamọja ti o ni oye ti o pinnu kini abajade ti o nilari nipa ti ẹkọ-aye, boya a le ṣe abojuto moleku kan si eniyan, ati boya ilana kan jẹ ailewu.

Ninu ẹyọ akọkọ yii a yoo dojukọ si ibawi, kii ṣe ohun elo. Iwọ yoo kọ ẹkọ nibiti AI ṣe fipamọ akoko gidi ni iṣan-iṣẹ bioengineering, nibiti o ti lewu, bii o ṣe le fọwọsi iṣelọpọ kọọkan, iru data ti o le fun iru irinṣẹ, ati idi ti biosafety ati awọn iṣe-iṣe ni a gbọdọ gbero lati ibẹrẹ. Laisi fifi ipilẹ yii silẹ, awọn apa ti o tẹle ni o wa ni adiye ni afẹfẹ - nitori ni aaye aabo-pataki bi imọ-ẹrọ ati ilera, iṣelọpọ ti ko rii daju kii ṣe idahun aṣiṣe nikan, o jẹ kokoro ti o kan alaisan kan, ipele iṣelọpọ, tabi ilolupo.

Nibo ni AI wa ni ọwọ ni iṣan-iṣẹ bioengineering?

Jẹ ki a pin awọn iṣẹ ni bioengineering si awọn iṣupọ nla meji. Iṣupọ akọkọ: iwọn didun, atunwi, awọn iṣẹ ṣiṣe yiyọ kuro ni ilana. Ṣiṣayẹwo didara akọkọ ti awọn miliọnu ti awọn kika titele, asọye akopọ ti iyipada ikosile ti awọn ẹgbẹẹgbẹrun awọn jiini, asọtẹlẹ igbekalẹ lati ọna amuaradagba kan, ibojuwo ibẹrẹ ati akopọ ti awọn ọgọọgọrun awọn iwe, ẹya ibẹrẹ ti iwe afọwọkọ itupalẹ Python, tito nipasẹ awọn akojọpọ paramita ti o ṣeeṣe ti apẹrẹ esiperimenta. Ninu awọn iṣẹ wọnyi, AI dinku awọn wakati si iṣẹju ati pe ko rẹwẹsi.

Iṣupọ keji: awọn iṣẹ ṣiṣe ti o pinnu itumọ ti ibi, ailewu, ati ojuse ipinnu. Boya abajade ikosile iyatọ jẹ otitọ ni nkan ṣe pẹlu ipa ọna ti ibi, boya asọtẹlẹ amuaradagba jẹ timo nipasẹ idanwo, boya moleku kan jẹ majele, boya bioprocess jẹ ailewu lori ile-iwosan tabi iwọn ile-iṣẹ. Awọn ipinnu wọnyi nilo oye agbegbe, ijẹrisi laabu tutu, ati iṣiro ilana. Nibi, AI ṣe agbekalẹ awọn idawọle ati awọn ilana - ṣugbọn ibuwọlu ikẹhin jẹ tirẹ.

Jẹ ki a ṣe alaye iyatọ ninu gbolohun kan: AI lagbara ni "kini ti o wa ninu akopọ data yii ati kini o dabi akọkọ"; Ipinnu naa jẹ tirẹ nigbati o ba de awọn ibeere bii “njẹ abajade yii jẹ deede nipa biologically ati pe MO le lo lailewu?”

Imọran: Ṣaaju ki o to jade iṣẹ kan si AI, beere: “Kini MO padanu ti iṣelọpọ yii ko tọ?” Ti idahun ba jẹ "iṣẹju diẹ ti atunyẹwo", lero ọfẹ lati ṣe aṣoju. Ti idahun ba jẹ “molecule oludije ti ko tọ, ipele iṣelọpọ ti o padanu, tabi atẹjade aṣiṣe,” jẹ ki AI ṣe agbejade alaworan naa ati pe o ṣe ipinnu ati afọwọsi-laabu tutu - ṣe idanwo asọtẹlẹ kọnputa pẹlu idanwo gidi kan.

Ijẹrisi ibawi: awọn igbesẹ mẹrin

AI ṣe agbejade omi ati ni igboya; Iyẹn ko tumọ si otitọ. AI lẹẹkọọkan ṣe agbejade hallucinations - iyẹn ni, o ṣafihan jiini ti ko si, ọna ti ko si, itọkasi ti a ṣe, tabi abajade iṣiro eke bi gidi. Ninu ijabọ bioengineering, eyi jẹ ajalu. Waye ifasilẹ-igbesẹ mẹrin si iṣẹjade kọọkan:

1. Sopọ mọ orisun. Gbogbo ibeere nipa AI gbọdọ da lori data nja tabi awọn nkan. "Ninu eyi ti ṣeto data, ni iyipada agbo, ni p-iye wo ni jiini yii?" ati ki o wo fun ara rẹ ni awọn atilẹba data.
2. Daju pẹlu ominira ọpa. Ṣe atunwi onínọmbà ti a ṣe nipasẹ AI pẹlu ohun elo boṣewa (bii Bioconductor/DESeq2, BLAST, PyMOL). Maṣe gbekele orisun kan.
3. Lu awọn ti ibi okan. Ṣe abajade ni ibamu pẹlu isedale ti a mọ bi? Ṣe o daamu ibatan kan pẹlu idi? Idajọ amoye agbegbe rẹ jẹ àlẹmọ.
4. Ṣe idanwo ni laabu tutu. Awọn idawọle to ṣe pataki jẹ timo nipasẹ idanwo ṣaaju ipinnu. Asọtẹlẹ Kọmputa jẹ ibẹrẹ, kii ṣe opin.

Išọra: “AI sọ bẹ” kii ṣe idalare kan. Ti molikula oludije ti ko tọ, itọkasi ti a ṣe, tabi tabili ikosile ti ko tọ, ojuṣe naa ko wa pẹlu AI, ṣugbọn pẹlu ẹlẹrọ ti o tẹsiwaju pẹlu iṣelọpọ yẹn laisi ijẹrisi rẹ. Ni imọ-ẹrọ ati awọn aaye pataki-aabo, iṣelọpọ AI kii ṣe aropo fun ifọwọsi iwé to peye.

Ethics, asiri ati biosecurity: lati ibere

Data bioengineering nigbagbogbo pẹlu data alaisan (genome, alaye ile-iwosan); Eyi jẹ iru data ti ara ẹni ti o ni imọlara julọ ati pe o wa labẹ awọn ilana bii KVKK/GDPR. Lilọ jiini alaisan aise sinu ohun elo AI ti o wa ni gbangba le jẹ irufin aṣiri. Ní àfikún sí i, pápá náà ní ojúṣe aláìlẹ́gbẹ́ kan: ìlò méjì—ìsọfúnni tí a mú jáde ní ìgbàgbọ́ tòótọ́ tún lè lò fún ìpalára. Awọn koko-ọrọ bii imọ-ẹrọ pathogen, apẹrẹ majele ati imudara gbigbe ni aabo nipasẹ DURC (Iwadi Lilo Meji ti ibakcdun). Lo AI ni awọn agbegbe wọnyi nikan fun aṣẹ, sihin ati igbeja / awọn idi itọju; Kọ ati jabo awọn ibeere lati ṣe iranlọwọ ni apẹrẹ aṣoju irira.

mẹta mini igba

Ọran 1 - Ṣiṣayẹwo akoko ti a fipamọ. Ninu iṣẹ akanṣe imọ-ẹrọ enzymu kan, ẹgbẹ naa pade ile-ikawe lẹsẹsẹ ti awọn iyatọ 12,000. Ṣiṣayẹwo alakoko ti iranlọwọ AI ṣe pataki awọn iyatọ 240 ti o fihan ileri ni awọn ofin iduroṣinṣin ati iṣẹ ṣiṣe. Ẹgbẹ akọkọ ṣe akojọpọ awọn wọnyi; Imukuro akọkọ ọsẹ 6 deede ti dinku si awọn ọjọ 5. Ṣugbọn gbogbo aami “pataki giga” jẹ idaniloju nipasẹ idanwo, ati pe 18% ko gbe ni ireti.

Ọran 2 - Ijerisi mu a hallucination. Oniwadi kan ni AI tumọ abajade RNA-seq kan. YZ sọ pe, “Ọna TP53 jẹ titẹ 4.2-agbo” o si fun itọkasi nkan kan. Nigbati oluwadi naa wo orisun naa, o rii pe bẹni data iyipada ilẹ ko jẹ deede tabi itọkasi wa; AI ti ṣe awọn mejeeji. Igbesẹ ikasi ṣe idiwọ ẹtọ eke lati lọ laaye.

Ọran 3 - Pada lati irufin aṣiri. Fun iyara, oluyanju tuntun kan gbejade aworan iyatọ aise (VCF) ti awọn alaisan 300 taara sinu ohun elo iwiregbe gbangba. Ọjọgbọn agba mọ daju: data naa jẹ idanimọ data ilera ti ara ẹni ati pe o lodi si adehun sisẹ data igbekalẹ naa. Ilana naa tun ṣe nipasẹ ṣiṣafihan data naa ati ni agbegbe ile-iṣẹ ti a fọwọsi.

Mẹrin daakọ awọn awoṣe

1) Ayẹwo ibamu iṣẹ:

Rẹ ipa: oga bioengineering ojogbon. Emi yoo ṣe apejuwe iṣẹ ni isalẹ. Sọ fun mi (1) boya eyi jẹ ibojuwo / iṣẹ iyasilẹ ti o le ṣe aṣoju si AI tabi ipinnu pataki kan ti o npinnu biosignificance / ailewu, (2) iye owo ijinle sayensi ati ailewu ti aṣiṣe aṣiṣe, (3) iṣeduro ti mo nilo lati ṣe ṣaaju ati lẹhin fifun (eyi ti ọpa, eyi ti igbeyewo tutu) .Iṣẹ: [kọ iṣẹ nibi]

2) Ojuse lati sopọ si orisun:

Emi yoo fun ọ ni abajade onínọmbà / atokọ pupọ. Fun ibeere kọọkan, GBỌDỌ tọka si orisun: dataset, orukọ apilẹṣẹ, iyipada agbo, p-iye, tabi nkan DOI. Maṣe ṣe awọn ẹtọ ti ko ni orisun. Samisi ibi ti o ko ni idaniloju bi "nilo ijẹrisi". Maṣe ṣe jiini ti ko si tẹlẹ, ipa ọna tabi itọkasi.

3) Aṣiri data ati boju-boju:

Ko si idanimọ alaisan, ọjọ tabi ipo ninu data ti Emi yoo fun ọ; nikan de-idamo wiwọn. Yago fun béèrè fun eyikeyi ti ara ẹni data. Ṣe idinwo onínọmbà rẹ si data ailorukọ yii nikan ati ma ṣe daba akojọpọ kan ti yoo yorisi iyọkuro alaisan ninu iṣelọpọ rẹ.

4) Opin biosafety:

Iwadi yii wa fun aabo / awọn idi itọju. Ma ṣe gbejade eyikeyi awọn iṣeduro ti yoo ṣe alekun gbigbejade pathogen, majele, tabi iṣelọpọ aṣoju ipalara. Ti o ba rii iru ibeere bẹ, kọ silẹ ki o ṣalaye idi ti o fi bo nipasẹ DURC.

Ailagbara kiakia / Alagbara kiakia

Ibere ​​ailagbara:

Tumọ abajade RNA-seq yii.

Yi ifẹ unleashes AI; Ko nilo awọn orisun, o ṣi ilẹkun si awọn ọna ti a ṣe ati awọn itọkasi.

Ibere ​​ti o lagbara:

Ipa rẹ: onimọ-jinlẹ iṣiro. Ninu igbejade DESeq2 ti a so (awọn ọwọn: gen, log2FoldChange, pvalue, padj) nikan padj <0.05 ati |log2FoldChange| Ṣe atokọ awọn Jiini pẹlu> 1. Kọ iyipada agbo silẹ ati atunṣe p-iye verbatim fun jiini kọọkan. Maṣe ṣe asọye Yolak; O kan fun awọn filtered tabili. Maṣe ṣafikun eyikeyi awọn Jiini ti ko si ninu data naa.

Iyatọ: ipa, awọn ilana àlẹmọ ti ko o, iṣotitọ si orisun, ati wiwọle lori iṣelọpọ. Ijade naa di ifọwọsi.

Ipinnu lati gbe lọ si AI: iwe iyara

iṣowo

Ipele ewu

AI ipa

Ijẹrisi dandan

Aise ọkọọkan didara ọlọjẹ

kekere

Aifọwọyi ami-ẹri

Iṣakoso ala-ilẹ

Gene akojọ Lakotan

kekere

osere

Ṣe afiwe pẹlu tabili orisun

Ona / ti ibi itumọ

alabọde

Iran arosọ

Independent ọpa + litireso

Aṣayan moleku oludije

ga

iṣaju-to

Idanwo yàrá tutu

Ipinnu isẹgun / iṣelọpọ

ga pupọ

Akọpamọ nikan

Iwé alakosile + ilana

Awọn aṣiṣe ti o wọpọ

• Aṣiṣe asọtẹlẹ kọnputa fun ẹri. AlphaFold tabi abajade ti olutọpa jẹ arosọ; Kii ṣe abajade titi ti o fi jẹri nipasẹ idanwo.
• Fifun alaisan / data asiri si ọkọ ti ko ni iṣakoso. Pipin data ilera ti ara ẹni laisi idamọ-idamọ ati media ti a fọwọsi jẹ irufin.
• Afọju fifun awọn iṣiro si AI. Awọn aṣiṣe ti AI padanu ni awọn ọran bii atunṣe idanwo pupọ, iwọn ayẹwo ati ipa ipele jẹ abajade.
• Ko ṣe idaniloju awọn itọkasi. AI le baramu article, DOI ati nọmba nọmba; Wo orisun kọọkan ninu atẹjade atilẹba rẹ.
• Ifọju lilo-meji. Ko ṣe idanimọ awọn ibeere ti o lewu. Ṣe iṣiro iṣẹ akanṣe kọọkan fun idi rẹ ati ilokulo agbara.

Ni soki

Ni bioengineering, AI jẹ oluranlọwọ ti o lagbara ti o ṣe ayẹwo awọn alaye voluminous ati ariwo, awọn ilana asia, ati awọn aworan afọwọya; ṣugbọn iwọ jẹ alamọja ti o peye ti o ṣe itumọ ti ibi, ailewu ati ipinnu ikẹhin. Jẹrisi abajade kọọkan pẹlu awọn igbesẹ mẹrin: ọna asopọ si orisun, jẹrisi pẹlu ohun elo ominira, kọlu ọkan ti ẹda, idanwo ni laabu tutu. Ṣe akiyesi aṣiri ti data alaisan, biosecurity ati ojuse lilo-meji ni gbogbo iwadi lati ibẹrẹ. Ilana yii jẹ ipilẹ fun gbogbo awọn ẹya ti o tẹle.

Ohun elo iṣẹ-ṣiṣe

Yan iṣẹ-ṣiṣe bioengineering ti o ti ṣiṣẹ lori (tabi nifẹ ninu): fun apẹẹrẹ, itupalẹ RNA-seq, iṣapeye henensiamu, tabi atunyẹwo iwe. Pin iṣẹ yii si awọn iṣẹ-ṣiṣe 5 ati dahun ni kikọ awọn ibeere (1) ṣe o le fi ranṣẹ si AI, (2) kini ipele eewu, (3) ijẹrisi wo ni iwọ yoo ṣe fun ọkọọkan wọn. Lẹhinna gbiyanju awoṣe “iṣayẹwo ibamu iṣẹ-ṣiṣe” loke fun iṣẹ abẹlẹ kan ninu ohun elo AI kan ki o ṣofintoto iṣelọpọ pẹlu awọn igbesẹ afọwọsi rẹ.

akojọ ayẹwo

• [] Mo pin iṣẹ naa si ibojuwo eewu kekere/apẹrẹ ati ipinnu eewu giga.
• [] Mo ṣe imuse ọna asopọ si igbesẹ orisun fun iṣelọpọ AI kọọkan.
• [] Mo timo awọn lominu ni wiwa pẹlu ohun ominira ọpa.
• [] Mo sọ abajade naa si idi ti ẹda ati, ti o ba jẹ dandan, si idanwo tutu.
• [] Mo yọ alaisan/data aṣiri mọ ati ṣe ilana rẹ ni agbegbe ti a fọwọsi.
• [] Mo ṣe ayẹwo ewu lilo-meji ti iwadi naa ati ṣe akiyesi ala biosafety.