Искусственные агенты разрабатывают нанободы против SARS-CoV-2

Введение

Научные открытия становятся все более сложными и многогранными, требуя синергии знаний из различных областей науки. Однако традиционные методы исследования часто ограничиваются одной дисциплиной, что затрудняет решение комплексных задач. В этом контексте языковые модели, такие как ChatGPT и Claude, показали свою эффективность не только в ответах на научные вопросы, но и в написании научных кодов, что открывает новые горизонты для научного прогресса. Тем не менее, их применение часто сводится к узким специализированным задачам, что ограничивает их потенциал в междисциплинарных исследованиях.

Для преодоления этих недостатков была разработана концепция «Виртуальной лаборатории». Этот подход позволяет объединить усилия различных языковых моделей, каждая из которых обладает уникальными знаниями и навыками, а также взаимодействовать с человеческими исследователями. В результате возможно не только обсуждение и формулирование научных вопросов, но и реализация сложных проектов, требующих понимания множества научных дисциплин. Виртуальная лаборатория предоставляет не только возможность более гибкого подхода к исследованию, но и способствует созданию инновационных решений, необходимых для современного научного мира.

Архитектура Виртуальной лаборатории

«Виртуальная лаборатория» представляет собой уникальную модель, которая сочетает способности исследователя-человека с многофункциональным набором LLM-агентов для проведения междисциплинарных исследований. В этом подходе исследователь выполняет роль руководителя, задавая общие направления и цели, в то время как агенты с различными научными компетенциями совместно принимают решения и разрабатывают решения для конкретных научных задач. Каждый агент имеет свою уникальную специализацию, что позволяет охватывать различные аспекты проблемы и обеспечивать комплексный анализ.

В процессе совместных встреч агенты обсуждают более широкие исследовательские вопросы, стремясь к синергии мнений и идей. В индивидуальных встречах акцент смещается на решение специфических задач, где отдельный агент может углубиться в детали, используя свои знания и доступные инструменты. Такой подход не только повышает эффективность исследования, но и способствует более глубокой интеграции знаний из различных областей науки, необходимых для успешного достижения поставленных целей.

Дизайн нанободи с помощью Виртуальной лаборатории

В данной работе мы продемонстрировали, как «Виртуальная лаборатория» может быть эффективно использована для разработки нанободи, способных связываться с последними вариантами SARS-CoV-2. Решение этой задачи требует значительных междисциплинарных знаний, в том числе из области биологии и компьютерных наук. Основой нашего подхода стал алгоритм, который интегрирует современные модели, такие как ESM, AlphaFold-Multimer и Rosetta. Эти инструменты позволяют совершать мутации уже существующих нанободи, связывающихся с оригинальным штаммом вируса, для создания новых вариантов, обладающих улучшенными характеристиками связывания. Экспериментальные результаты подтвердили наличие нескольких нанободи с повышенной способностью связываться с последними версиями вируса, включая JN.1 и KP.3, что открывает перспективы для дальнейших исследований и разработки эффективных терапий против SARS-CoV-2.

Этапы работы Виртуальной лаборатории

Виртуальная лаборатория функционирует на основе четко структурированных этапов, которые позволяют эффективно организовать процесс междисциплинарной научной работы. Первый этап включает в себя выбор команды, где главный исследователь определяет состав научных агентов с необходимой экспертизой для реализации проекта. Затем следует этап спецификации проекта, на котором команда обсуждает ключевые направления и высокоуровневые детали исследования.

На третьем этапе участники выбирают подходящие инструменты, включая математическое и программное обеспечение, необходимые для проектирования нанободов. Далее, в ходе этапа реализации инструментов, проводятся индивидуальные встречи, на которых каждый научный агент реализует отдельные компоненты проектного процесса, такие как ESM, AlphaFold-Multimer и Rosetta. Завершающим этапом является проектирование рабочего процесса, где главный исследователь совместно с агентами формирует окончательную стратегию применения вычислительных инструментов для достижения целей исследования. Этот структурированный подход позволяет Виртуальной лаборатории эффективно справляться с комплексными научными задачами.

Заключение

Результаты работы «Виртуальной лаборатории» продемонстрировали её уникальную способность быстро осуществлять значимые научные открытия, что подчеркивает её огромный потенциал для решения реальных научных задач. Эта платформа сочетает в себе мощь больших языковых моделей и коллективный интеллект научных агентов, позволяя делать значительные шаги в междисциплинарных исследованиях. «Виртуальная лаборатория» упрощает взаимодействие между специалистами различных областей, что способствует выработке инновационных решений по сложным вопросам, таким как разработка нанободов против новых вариантов SARS-CoV-2. Успешная реализация данного подхода открывает новые горизонты для научных исследований, позволяя ускорить процесс поиска эффективных терапий и решений в условиях быстро изменяющейся научной среды.