מחקר בראשות אוניברסיטת פלימות' הראה שמודל חדש של למידה עמוקה של AI יכול לזהות מה קורה ומתי במהלך ההתפתחות העוברית, מווידאו.
פורסם היום (רביעי 29 במאי) ב- כתב עת לביולוגיה ניסוייתהמחקר מדגיש כיצד המודל, המכונה Dev-ResNet, יכול לזהות את התרחשותם של אירועים התפתחותיים תפקודיים מרכזיים בחלזונות בריכות, כולל תפקוד לב, זחילה, בקיעה ואפילו מוות.
חידוש מרכזי במחקר זה הוא השימוש במודל תלת מימד המשתמש בשינויים המתרחשים בין פריימים של הסרטון, ומאפשר ל-AI ללמוד מתכונות אלו, בניגוד לשימוש המסורתי יותר בתמונות סטילס.
השימוש בווידאו פירושו שתכונות הנעות מפעימות הלב הראשונות, או התנהגות זחילה ועד להיווצרות מעטפת או בקיעה, מזוהים בצורה מהימנה על ידי Dev-ResNet, וחשפו רגישויות של תכונות שונות לטמפרטורה שלא הייתה ידועה קודם לכן.
בעוד שמשתמשים בו בעוברי חלזונות בריכות למחקר זה, המחברים אומרים שלמודל יש יישום רחב בכל המינים, והם מספקים סקריפטים ותיעוד מקיפים ליישום Dev-ResNet במערכות ביולוגיות שונות.
בעתיד, הטכניקה תוכל לשמש כדי להאיץ את ההבנה כיצד שינויי האקלים וגורמים חיצוניים אחרים משפיעים על בני אדם ובעלי חיים.
את העבודה הוביל המועמד לדוקטורט, זיאד איבני, שלמד ביולוגיה לשימור BSc באוניברסיטה, לפני שלקח שנה כדי לשפר את מיומנויות בפיתוח תוכנה, ואז התחיל את הדוקטורט שלו. הוא עיצב, אימן ובדק את Dev-ResNet בעצמו.
הוא אמר: "התוויית אירועים התפתחותיים – או לחשב מה קורה בהתפתחות המוקדמת של בעל חיים – היא כל כך מאתגרת, אבל חשובה להפליא מכיוון שהיא עוזרת לנו להבין שינויים בתזמון האירועים בין מינים וסביבות.
"Dev-ResNet היא רשת עצבית תלת מימדית קטנה ויעילה המסוגלת לזהות אירועים התפתחותיים באמצעות סרטונים, וניתן לאמן אותה בקלות יחסית בחומרה לצרכן.
"המגבלות האמיתיות היחידות הן ביצירת הנתונים כדי להכשיר את מודל הלמידה העמוקה – אנחנו יודעים שזה עובד, אתה רק צריך לתת לו את נתוני ההדרכה הנכונים.
"אנו רוצים לצייד את הקהילה המדעית הרחבה יותר בכלים שיאפשרו להם להבין טוב יותר כיצד התפתחות המין מושפעת מגורמים שונים, ובכך לזהות כיצד נוכל להגן עליהם. אנו חושבים ש-Dev-ResNet הוא צעד משמעותי בתחום הכיוון הזה."
מחקר זה חשוב ברמה הטכנולוגית, אך הוא גם משמעותי לקידום האופן שבו אנו תופסים את התפתחות האורגניזמים – דבר שלאוניברסיטת פלימות', במסגרת קבוצת המחקר של אקופיזיולוגיה ופיתוח, יש היסטוריה של יותר מ-20 שנה של מחקר.
ציון דרך זה לא היה אפשרי ללא למידה מעמיקה, ומרגש לחשוב לאן היכולת החדשה הזו תוביל אותנו בחקר בעלי חיים בתקופת חייהם הדינמית ביותר".
ד"ר אולי טילס, הסופר הבכיר של המאמר ועמית מחקר של מנהיגי העתיד של UKRI
