Kombinovani tim biomedicinskih istraživača iz Instituta za biomedicinska istraživanja Novartis i Microsoft Research AI4Science ušao je u podučavanje sistema veštačke inteligencije kako da pronađu nove lekove. U svojoj studiji, objavljenoj u časopisu Komunikacije u prirodi, kolege i ja smo pratili taj porast širom sveta u poslednje četiri decenije. Ovi globalni podaci, zajedno sa drugim okeanskim, satelitskim i regionalnim seizmičkim studijama, pokazuju višedecenijsko povećanje energije talasa koje se poklapa sa sve većom olujom koja se pripisuje rastućim globalnim temperaturama.
Globalne seizmografske mreže su najpoznatije po praćenju i proučavanju zemljotresa i po tome što omogućavaju naučnicima da kreiraju slike duboke unutrašnjosti planete.
Ovi visoko osetljivi instrumenti kontinuirano beleže ogromnu raznovrsnost prirodnih i seizmičkih fenomena izazvanih ljudima, uključujući vulkanske erupcije, nuklearne i druge eksplozije, udare meteora, klizišta i potrese glečera. Oni takođe hvataju uporne seizmičke signale vetra, vode i ljudskih aktivnosti. Na primer, seizmografske mreže su primetile globalno stišavanje seizmičke buke izazvane ljudskim bićima pošto su mere zaključavanja uvedene širom sveta tokom pandemije koronavirusa.
Međutim, globalno najzastupljeniji od seizmičkih pozadinskih signala je neprekidni šum koji stvaraju okeanski talasi izazvani olujom, koji se nazivaju globalni mikroseizam.
Okeanski talasi generišu mikroseizmičke signale na dva različita načina.
Najenergetniji od njih, poznat kao sekundarni mikroseizam, pulsira u periodu između oko osam i 14 sekundi. Kako skupovi talasa putuju preko okeana u različitim pravcima, oni ometaju jedni druge, stvarajući varijacije pritiska na morskom dnu. Međutim, talasi koji ometaju nisu uvek prisutni, tako da je u tom smislu nesavršen proki za ukupnu aktivnost okeanskih talasa. Intenziviranje okeanskih talasa od kasnih 1980-ih: Svaki krug je seizmička stanica, čija je veličina proporcionalna vertikalnom ubrzanju Zemlje na toj stanici koja je izglađena tokom tri godine. Crveni krugovi označavaju periode kada su kretanja tla veća od istorijske medijane; plava označava periode kada su manji. Sinhronizovani grafikon prikazuje anomaliju srednjeg vertikalnog ubrzanja za sve stanice i odražava cikluse El Ninja i izraženije povećanje poslednjih godina. Kredit: Rick Aster
Drugi način na koji okeanski talasi generišu globalne seizmičke signale naziva se primarni mikroseizmički proces. Ovi signali su uzrokovani putujućim okeanskim talasima koji direktno guraju i povlače morsko dno. Pošto kretanje vode unutar talasa brzo opada sa dubinom, to se dešava u regionima gde su dubine vode manje od oko 1000 stopa (oko 300 metara). Primarni mikroseizmički signal je vidljiv u seizmičkim podacima kao stalno zujanje sa periodom između 14 i 20 sekundi.
U našoj studiji, procenili smo i analizirali istorijski intenzitet primarnog mikroseizma do kasnih 1980-ih na 52 lokacije seizmografa širom sveta sa dugom istorijom kontinuiranog snimanja.
Otkrili smo da je 41 (79%) od ovih stanica pokazalo veoma značajan i progresivan porast energije tokom decenija.
Rezultati pokazuju da se globalno prosečna energija okeanskih talasa od kasnog 20. veka povećavala prosečnom stopom od 0,27% godišnje. Međutim, od 2000. godine, taj globalno prosečni porast stope je rastao za 0,35% godišnje.
Našli smo najveću ukupnu energiju mikroseizma u veoma olujnim regionima Južnog okeana u blizini poluostrva Antarktika. Ali ovi rezultati pokazuju da su se severnoatlantski talasi intenzivirali najbrže u poslednjih nekoliko decenija u poređenju sa istorijskim nivoima. To je u skladu sa nedavnim istraživanjima koja sugerišu da se intenzitet oluje u severnom Atlantiku i opasnosti na obali povećavaju. Oluja Kiaran, koja je u novembru 2023. pogodila Evropu snažnim talasima i uraganskim vetrovima, bila je jedan od rekordnih primera.
Višedecenijski zapis mikroseizma takođe pokazuje sezonske promene jakih zimskih oluja između severne i južne hemisfere. On obuhvata efekte prigušivanja talasa rastućeg i smanjivanja morskog leda na Antarktiku, kao i višegodišnje uspone i padove povezane sa ciklusima El Ninja i La Ninja i njihovim dugotrajnim efektima na okeanske talase i oluje.
Zajedno, ove i druge nedavne seizmičke studije dopunjuju rezultate istraživanja klime i okeana koji pokazuju da se oluje i talasi pojačavaju kako se klima zagreva.
Okeani su apsorbovali oko 90% viška toplote koji je povezan sa sve većim emisijama gasova staklene bašte usled ljudskih aktivnosti poslednjih decenija. Taj višak energije može da se pretvori u štetnije talase i snažnije oluje.
Naši rezultati nude još jedno upozorenje za priobalne zajednice, gde povećanje visine okeanskih talasa može da udari obale, ošteti infrastrukturu i erodira zemljište. Uticaj sve veće energije talasa dodatno je otežan stalnim porastom nivoa mora podstaknut klimatskim promenama i slijeganjem. I ističu važnost ublažavanja klimatskih promena i izgradnje otpornosti u obalsku infrastrukturu i strategije zaštite životne sredine.
, grupa je koristila povratne informacije od hemičara na terenu kako bi pružila smernice za intuiciju za AI model.
Pronalaženje novih lekova je notorno težak i naporan zadatak. Proces pronalaženja novih terapija obično uključuje stručnjake iz različitih oblasti koji rade na različitim delovima problema. Lekari i drugi medicinski istraživači, na primer, moraju prvo da otkriju korene date bolesti da bi pronašli njen uzrok. Hemičari ili drugi medicinski istraživači tada moraju pronaći hemikaliju koja bi mogla preokrenuti problem ili sprečiti da se on desi.
Oba dela procesa zahtevaju vreme i trud. U ovom novom projektu, istraživački tim je pokušao da utvrdi da li aplikacije AI mogu olakšati drugi deo.
Jedan od načina na koji se pronalaze novi lekovi je putem intuicije — hemičarskog osećaja da bi se određene hemikalije mogle pokazati korisnim za lečenje određenih bolesti. Ovu intuiciju je teško kodirati. To bi se sada moglo promeniti sa pojavom AI aplikacija.
Da bi primenili veštačku inteligenciju na problem razvoja lekova, istraživači su zatražili povratne informacije od 45 hemičara čiji je posao da pronađu nove lekove. Od svakog je zatraženo da izabere sa liste od 220 hemijskih parova za koje su mislili da imaju dobre šanse da postanu koristan lek koristeći samo intuiciju stečenu godinama iskustva u ovoj oblasti.
Ta povratna informacija je zatim data sistemu veštačke inteligencije, koji je rangirao hemijske parove na osnovu onoga što je naučio – odgovorio je tako što je svakom paru dao ocenu na osnovu njegovih procena verovatnoće da će lek biti koristan. Istraživački tim je zatim poslao hemijske parove sa najvišim rezultatima u sistem zasnovan na veštačkoj inteligenciji koji dizajnira molekule na osnovu hemikalija koje su mu date – istraživači su opisali neke od rezultata iz sistema kao obećavajuće.
Istraživački tim je zatim testirao svoj sistem na lekovima koji su već na tržištu i otkrio ono što opisuju kao „signal“ koji treba naučiti iz podataka o intuiciji hemičara – nalaz koji ih je uverio da su dalja istraživanja opravdana.
