ווטסון של יבמ פורץ דרך: מאיץ מחקר ע"י גילוי קשרים לא ידועים בביג דאטה

ווטסון של יבמ פורץ דרך: מאיץ מחקר ע"י גילוי קשרים לא ידועים בביג דאטה
מאת: חיים חביב, 31.8.14, 14:54

ווטסון יקרא מאמרים מדעיים, ינתח נוסחאות כימיות ויגלה תרופות חדשות. בסיוע המערכת החדשה, כבר הצליחו חוקרים לגלות חלבונים המחוללים שינוי ב-p53, חלבון חשוב הקשור בסוגים רבים של מחלת הסרטן.

יבמ חשפה התקדמות ניכרת ביכולות הקוגניטיביות של מחשב הווטסון, מערכת ייחודית המסוגלת לתקשר ולהבין תכנים בשפת אנוש ולטפל בהם, בין אם הם מנוהלים בפורמט מובנה, בלתי מובנה, ובנפחי Big Data עצומים. היכולות החדשות מאפשרות להאיץ את תהליכי המחקר המדעי של ווטסון ופריצות הדרך שלו, באמצעות גילוי קשרים בלתי ידועים בתוך מאגרי Big Data.

היכולות הייחודיות של ווטסון להבין דקויות בשפת אנוש רגילה, מאפשרות ל"יועץ הגילוי" של ווטסון, Watson Discovery Advisor, להבין גם את השפה המדעית. כך לדוגמא, המערכת מבינה נוסחאות המתארות תגובה כימית או מבנה כימי מורכב במיוחד, באופן ההופך אותה לכלי רב עוצמה בשירותם של המדענים בעולם מדעי החיים ובמגוון תחומי תעשייה. ההבנה הזאת מקצרת את הזמן הנדרש להצגת היפותזות מדעיות חדשות ומסקנות לגבי נוסחאות כימיות, תוך קידום עבודת המחקר וקיצור תהליכי הבדיקה העיונית של אפשרויות שונות, מפרק זמן של חודשים לימים ספורים, ומימים ספורים לשעות מעטות של עיבוד. כך, זוכים תהליכי המחקר והפיתוח לרמות חדשות של מהירות ודיוק, שאינן אפשרויות בעבודה אנושית רגילה.

מערכת יועץ הגילוי של ווטסון זמינה מידית כשירות ענן, שמציעה IBM, ובנויה באופן המאפשר לה להתרחב עפ"י צרכים מחקריים המיוחדים לכל לקוח ומשתמש.

חוקרים, מדענים ואנשי אקדמיה בשורה ארוכה של אוניברסיטאות, חברות תרופות ומרכזי מחקר מסחריים אחרים כבר עושים שימוש במערכת החדשה של יבמ להצגה ובחינה מהירה של היפותזות כימיות שונות, על בסיס הנתונים הזמינים במאגרים של מיליוני מאמרים מדעיים הפתוחים לעיון הציבור. עפ"י נתוני המכון הלאומי האמריקאי לבריאות (NIH), חוקר טיפוסי קורא כ-23 מאמרים מדעיים בחודש, או כ-300 מאמרים בשנה. קצב העבודה האנושי אינו מאפשר לחוקרים להתמודד עם קצב הפרסום של מאמרים חדשים הרלוונטיים לעבודתם. ווטסון, לעומתם, יכול לסרוק בהתמדה את בסיס הידע המדעי ולנתח את השינויים הנוצרים עם כל פרסום מאמר מדעי חדש.

ב-2013 הוציאו 1,000 חברות המו"פ הגדולות בעולם למעלה מ-600 מיליארד דולרים על מחקר בלבד. ההתקדמות בתחומים אלה איטית: 10-15 שנים נדרשות להעברת תרופה חדשה משלב פיתוח המולקולה הראשונית ועד לאישורה כתרופה מוכחת. השימוש במערכת החדשה המבוססת על היכולות הייחודיות לווטסון, יאפשר לגלות קשרים כימיים חדשים ותגובות בהן עשויה המולקולה להיות מעורבת, לחשוף קשרים בין ישויות כימיות ותהליכים שונים, ולאתר דפוסים בלתי צפויים ובלתי מוכרים של נתונים, באופן העשוי לשפר משמעותית ולהאיץ את תהליכי הגילוי המחקריים והמדעיים.

בין הגופים הראשונים המשתמשים כבר במערכת Watson Discovery Advisor, נמצאים בית הספר לרפואה של אוניברסיטת ביילור, חברת התרופות ג'ונסון את ג'ונסון, ומרכז חקר הגנום של ניו יורק.

במחקר המתבצע בקולג' ביילור לרפואה, באמצעות ערכת שילוב מידע, שפותחה שם על בסיס מערכת ווסטון, הצליחו החוקרים לגלות חלבונים המחוללים שינוי ב-p53, חלבון חשוב הקשור בסוגים רבים של מחלת הסרטן. הגילוי הזה עשוי להוביל לפיתוח תרופות וטיפולים חדשים המתמקדים בחלבון p53. בדרך אל גילוי זה, ניתח ווטסטון 70,000 מאמרים מדעיים העוסקים בחלבון p53, והצליח לחזות את המבנה המבוקש של חלבונים, שיהיו מסוגלים להפעיל את חלבון p53 או לבלום אותו. הניתוח האוטומטי הוביל לזיהוי 6 חלבונים בהם ראוי להתמקד במחקרים חדשים, על מנת לבדוק האם אכן ניתן להפוך אותם לתרופה חדשה. תהליך הגילוי ארך שבועות ספורים בלבד - כאשר לצורך ההשוואה ב-30 השנים האחרונות הצליחו המדענים לגלות בממוצע חלבון מטרה אחד בלבד מדי שנה.

חברת ג'ונסון את ג'ונסון משתפת פעולה עם יבמ בפיתוח יכולותיו של ווסטון לקרוא ולהבין מאמרים מדעיים המפרטים תוצאות ניסויים קליניים בתהליכי הפיתוח של תרופות וטיפולים. הפיתוח החדש נועד להאיץ את תהליכי הפקת המסקנות בהשוואות בין מחקרים שונים באופן המסייע לרופאים להתאים את תרופת המרשם לאוכלוסייה המתאימה ביותר של חולים, על מנת להגדיל את יעילותה ולצמצם תופעות לוואי.
מחקרי השוואת אפקטיביות טיפוסיים נעשו עד היום בתהליך ידני ודרשו בממוצע 2.5 שנות-אדם רק לשלב איסוף הנתונים והכנתם לשימוש ועוד טרם התחלת הניתוח והצגת ההיפותזות לבחינה. במסגרת המחקר המשותף ליבמ ולג'ונסון את ג'ונסון, מנסים המפתחים ללמד את ווסטון לקרוא ישירות את המחקרים עליהם תתבסס ההשוואה, ולסנתז בעצמו את הנתונים באופן, שיאפשר לחוקרים להציג שאלות בתהליך מידי לקביעת מידת יעילות הטיפול בתרופה אחת ולהשוואתה לתרופה אחרת, כמו גם להתייחס לתופעות לוואי של 2 התרופות.

במסגרת מרכז המחקר בתחום הגנום, New York Genome Center, יסייע ווטסון באמצעות לימוד והבנת מחקרים רפואיים גנומיים. בשלב הראשון יתמקד המרכז בהשלכות הקליניות של ניתוח גנומי באופן המיועד לסייע לרופאים אונקולוגים להציע טיפולים מבוססי DNA  לגליובלסטומה, סוג תוקפני של סרטן המוח, ממנו מתים מדי שנה 13,000 אמריקאים.

הרחבה לתחומי משק ותעשיה נוספים
האפשרות לגלות "דבר מה חדש" ניתנת ליישום במגוון רחב של תחומים, החל מרפואה, דרך משפטים, עולם הפיננסים ומגזרים אחרים, שדורשים כולם תובנה מעמיקה ובחינה של מאגר רחב של מידע ופרוטוקולים מסוגים שונים. מחשוב קוגניטיבי יאפשר למומחים אנושיים לתקשר עם תכנים וגופי מידע בהיקפים גדולים במיוחד. כך, למשל, ניתן יהיה להשתמש בווטסון להצעת שירותי ייעוץ בתחומי השקעות ופיננסים, לייעל עבודת עורכי הדין בתחומי מיזוגים ורכישות, להאצת ניתוח נתונים בעולם הביטחון, הביון והגנת הגבולות, ליצור ולפתח מרשמים חדשים למנות מורכבות המשלבות מרכיבים וטעמים על בסיס קריאת מתכונים קיימים, ניתוח מולקולה ותיאוריה של שילוב סוגי מזון ממקורות שונים.

קרדיט תמונה עליונה: Jon Simon / Feature Photo Service for IBM