Thuật toán mới dự đoán hành vi phân tử và thuốc trị sâu răng không cần trám

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã phát triển một thuật toán học máy có thể học tập và lập mô hình cho các hành vi phân tử phức tạp. Nghiên cứu đặt cơ sở cho việc phát triển dược phẩm mới, cải thiện hiệu quả của pin, pin năng lượng Mặt trời...

Đơn giản hóa sự phức tạp

Mặc dù có nhiều lời cảnh báo về sự nguy hiểm của trí tuệ nhân tạo, nhưng không thể phủ nhận rằng, công nghệ đã thay đổi cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Công cụ nhận dạng hình ảnh, phân tích văn bản và công cụ dịch ngôn ngữ cho phép chúng ta nhìn ngắm thế giới theo những cách hoàn toàn mới lạ. Hơn thế nữa, các thiết bị di động bây giờ có thể dự đoán nhiều hành vi dựa trên hành động trong quá khứ của con người.

Một nhóm nhà nghiên cứu đã sử dụng máy học để dự đoán hành vi phân tử. Việc “thấy trước” này phức tạp hơn nhiều so với việc dự đoán những thao tác tiếp theo của người dùng trên điện thoại thông minh. Máy dự đoán mà nhóm nghiên cứu chế tạo thực sự là một kì công vì đòi hỏi những tính toán lượng tử phức tạp. Nghiên cứu đã được xuất bản trên tạp chí Nature Communications.

Các nhà nghiên cứu đã “huấn luyện” thuật toán bằng cách sử dụng một phân tử đơn giản gọi là malonaldehyde. Sau đó, họ điều chỉnh để máy tiên đoán các hành vi phức tạp của phân tử và tiến hành so sánh những dự đoán của máy với kiến thức hóa học hiện tại mà họ biết về malonaldehyde. Nhóm nghiên cứu thấy rằng, máy có thể học được các hành vi của phân tử bằng cách sử dụng dữ liệu có giới hạn trong thời gian nó được huấn luyện.

Phát biểu với báo chí, nhà nghiên cứu Mark Tuckerman của Trường Đại học New York, cho biết: "Bằng cách xác định các mẫu trong hành vi phân tử, thuật toán cung cấp những nguyên tắc nền tảng về tương tác nguyên tử trong một phân tử. Sau đó chúng ta có thể rút ra thông tin để dự đoán các hiện tượng mới".

Đây là một ví dụ khác về khả năng tác động của trí tuệ nhân tạo đến ngành công nghiệp, từ nghiên cứu y học đến tâm lý học và khoa học hành vi. Nghiên cứu cho thấy, phương pháp học máy có thể được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ khó khăn trong tất cả mọi thứ - miễn là hệ thống được cung cấp đầy đủ dữ liệu.

Dùng AI để dự đoán hành vi phân tử. (Ảnh: Internet).

Khả năng dự đoán hành vi phân tử này góp phần rất lớn vào sự phát triển của dược phẩm, cũng như nâng cao hiệu năng của pin, pin Mặt trời và hiển thị kỹ thuật số. Về cơ bản, bất cứ công việc nào liên quan đến các phép tính cơ học lượng tử phức tạp, để mô phỏng các tương tác của nguyên tử hoặc phân tử đều được lợi từ nghiên cứu này.

Theo ông Müller, máy có thể tạo ra mẫu hành vi nhưng không cần sử dụng những tính toán phức tạp, đây là ưu điểm nổi bật của nghiên cứu mới. Ông Müller cho biết thêm: "Bây giờ chúng ta không chỉ sử dụng trí tuệ nhân tạo để học dữ liệu, mà còn để hiểu rõ hơn về khoa học của chúng ta cũng như có những kiến thức sâu sắc mới”.

Tạm biệt việc trám răng

Trong khi đang phát triển thuốc cho bệnh nhân Alzheimer, các nhà khoa học vô tình phát hiện ra loại thuốc này có thể dùng để trị sâu răng. Thuốc Tideglusib kích thích các tế bào gốc trong tủy răng để tạo ra lớp men răng mới và sửa chữa răng hư một cách tự nhiên.

Phát hiện mới về thuốc Tideglusib có thể khiến phương pháp trám răng bị “tuyệt chủng”. Điểm ưu việt của nó là tạo ra cơ chế tự tái tạo răng mới mà không cần sự can thiệp của y khoa.

Bình thường răng cũng có thể tự mọc lại mà không cần sự hỗ trợ từ bên ngoài, nhưng chỉ trong một số trường hợp nhất định. Chỉ khi tủy răng bị ảnh hưởng bởi sâu răng hay các chấn thương thì chúng sẽ tạo ra men răng. Nhưng lúc đó, răng chỉ có thể được tái tạo lại với một lớp rất mỏng – không đủ để “đối phó” với sâu răng.

Thuốc Tideglusib có thể thay đổi điều này vì chúng vô hiệu hóa enzym GSK-3, ngăn không cho men răng tự nhiên được hình thành. Trong thuốc có một miếng bọt biển nhỏ, đang phân hủy được làm từ colagen. Khi được đưa vào lỗ răng sâu, miếng bọt biển kích thích mọc men răng trong vòng 6 tuần và trám đầy các lỗ sâu. Lúc đó, cấu trúc collagen sẽ tiêu biến, và răng được làm mới hoàn toàn.

Cho đến nay, phương pháp chỉ mới được sử dụng trong răng chuột. Tuy nhiên, theo ông Paul Sharpe - Giáo sư Nha khoa ở Trường Đại học King, London và tác giả chính của nghiên cứu thì “Thuốc Tideglusib đã được thử nghiệm lâm sàng cho bệnh Alzheimer và tạo cơ hội để phương pháp điều trị này nhanh chóng được áp dụng trong phòng khám”.

Ông cho biết thêm: "Sản phẩm lý tưởng do sự đơn giản của chúng, hơn nữa đây là một sản phẩm nha khoa dùng phương pháp hoàn toàn tự nhiên để bảo vệ tủy răng và phục hồi men răng”.

Nghiên cứu mới là sự thay thế hoàn hảo cho việc trám xi măng – vốn dĩ làm cho răng ngày càng xấu đi và cần được trám lại thường xuyên. Thông qua các tiến bộ khoa học như thế này, con người đang tìm kiếm nhiều phương pháp để tăng cường cơ chế bảo vệ tự nhiên của cơ thể - cách tốt nhất để chống lại tổn thương và bệnh tật. Nếu phương pháp mới được áp dụng, có lẽ bạn sẽ là người cuối cùng được trám răng nhờ bàn tay của bác sĩ!