Robotul "cercetator": primele descoperiri

Este colegul, sau, si mai bine, studentul perfect. E capabil sa efectueze sute de experimente repetitive, pana gaseste ceea ce cauta. Este capabil sa testeze ipoteze. Si e prezentat deja ca primul robot cercetator, capabil sa produca cunoastere stiintifica. Se numeste Adam si va fi urmat de un al doilea, inca in faza de proiect, numit, bineinteles, Eva. Dar ce fac, de fapt, acesti roboti? Si in ce masura sunt ei capabili sa produca cunoastere? Am incercat sa aflam mai multe pentru dvs. stand de vorba cu dr. Octavian Voiculescu, de la University College London.

Cercetare stiintifica si producerea cunoasterii

In 1627, o scriere postuma semnata sir Francis Bacon propunea pentru prima oara publicului cultivat din Europa un alt model de comunitate stiintifica si un alt model de producere a cunoasterii decat cel general acceptate.

Sir Francis Bacon (1561-1627) Foto: Wikipedia

Cartea, intitulata obscur Sylva Silvarum, continea descrierea a 1.000 de experimente si observatii stiintifice, unele deja facute, altele propuse generatiilor viitoare. Iar ca apendice continea o scriere si mai obscura, numita „Noua Atlantida”, un fel de utopie neterminata in care, printre tot felul de trimiteri misterioase, ne este prezentata o societate savanta care se ocupa cu producerea, organizarea si pastrarea cunoasterii.

Volumul, astazi aproape uitat, devine imediat un best-seller, ba chiar un model pentru organizarea de societati stiintifice de-a lungul si de-a latul Europei.

Ce e interesant in proiectul lui Francis Bacon este ca el pare sa raspunda, printre altele, la o intrebare inca actuala: cum se construieste baza de date de la care putem pleca in formularea ipotezelor noastre stiintifice? Cine si cum trebuie sa faca miile de experimente care stau la baza oricarei cunoasteri? Bacon propune, ca solutie, o comunitate stiintifica organizata ierarhic.

La baza ei, cercetatori incepatori efectueaza oarecum repetitiv tot felul de experimente si observatii pe care le comunica apoi urmatorilor din ierarhie. Urmeaza cei care grupeaza experimentele si formuleaza ipoteze de cercetare. Pe o alta treapta sunt cei care imagineaza experimente noi, capabile sa testeze ipotezele de cercetare. Si asa mai departe, la fiecare nivel superior gasindu-se savanti din ce in ce mai invatati, capabili de o cunoastere din ce in ce mai teoretica si mai generalizatoare.

Daca lasam detaliile fascinante si misterioase la o parte, comunitatea descrisa de Francis Bacon in Noua Atlatida seamana bine cu un institut de cercetare: la nivelul de jos, studentii doctoranzi care aduna date, la nivelul de sus, cercetatorii de top care isi pot permite sa formuleze si sa testeze ipoteze. In anumite domenii de cercetare, ierarhia este cu atat mai evidenta.

De aici si pana la intrebarea: n-am putea construi un robot care sa faca munca preliminara nu mai este decat un pas.

Adam: robotul descoperitor de gene

Robotul Adam Foto: Robot Scientist

Adam a fost construit la Universitatea Aberystwyth, din Marea Britanie, iar performantele sale sunt descrise in revista Science. Poate efectua 1.000 de experimente pe zi, iar rolul lui este sa caute si sa identifice functiile genelor din drojdia de bere.

Mai precis, dupa cum spune dr. Octavian Voiculescu (University College, London), „Adam se ocupa sa identifice, pentru gene cu functie necunoscuta, functia enzimatica a produsului, respectiv pozitia sa in schema metabolica a drojdiei de bere (S. cerevisiae).”

Pana in prezent, robotul „cercetator” a reusit sa identifice functiile a 12 astfel de gene. De ce e importanta aceasta cercetare? De ce drojdia de bere?

Dr. Octavian Voiculescu: „Drojdia de bere este un model eucariot simplu despre care exista date biochimice extensive si cantitative. In plus, genomul drojdiei de bere a fost secventiat, astfel incat stim genele si multe dintre mutatiile lor. Insa, pentru multe gene, nu cunoastem care este functia lor. E nevoie de o cercetare exhaustiva a functiei pentru aceste gene”.

Cum s-a facut aceasta cercetare pana acum? E o munca de rutina, insa complicata si obositoare: e vorba de 6.000 de gene in genomul drojdiei de bere, plus variantele lor mutante. In plus, e o activitate destul de neinteresanta intelectual, pentru ca gandirea din spatele ei a fost pusa la punct de multa vreme.

Mai mult, dupa cum spune dr. Octavian Voiculescu, e vorba despre o munca scumpa: „avem nevoie de un student per gena”. Daca putem inlocui studentii doctoranzi cu un robot care poate performa eficient aceste experimente primare, putem lucra mai repede, mai eficient, si mai ieftin. Ce face insa Adam?

Dr. Octavian Voiculescu: „In mare este vorba despre urmatorul lucru: robotul are acces la o „biblioteca” de gene mutante. Pentru fiecare dintre acestea, Adam formuleaza ipoteze despre felul in care aceste gene ar putea fi implicate intr-o cale metabolica sau alta, apoi concepe experiemente prin care testeaza aceste ipoteze.”

De fapt, robotul urmareste cresterea drojdiei de bere pe diferite substrate: indepartand sau modificand anumite gene poate vedea care este efectul acestei manipulari si, dupa un numar suficient de experimente, se poate deduce si care este functia unei anumite gene individuale.

Adam este inca un prototip, insa functioneaza. El va fi urmat de alt robot, Eva, care s-ar ocupa de testarea empirica a unor molecule, atribuindu-i fiecareia enzima specifica. O munca si mai laborioasa decat cea efectuata de Adam.

Schema „robotului” cercetator (3D) Foto: Robot Scientist

Nici Adam, nici Eva, nu sunt mici omuleti mecanici sau alte creaturi antropomorfe. De fapt, Adam este o camera cu mai multe calculatoare si o serie de aparate de testare.

Este asta insa cercetare stiintifica? Asa cum sunt de acord si autorii articolului, Adam nu este o masina de produs descoperiri stiintifice ci, mai curand, un fel de asistent de laborator. E un produs ingenios al stiintei computerelor care poate ajuta in „munca de jos” din cercetare, acolo unde nu e nevoie de ipoteze noi sau de gandire creatoare.

Linkuri interesante:

Articolul din Science

Proiectul Robot Scientist

Un filmulet despre cum lucreaza Adam