有线科学

网络能否成为科学研究的智能伙伴?

生物医学研究,和现代世界的其他一切一样,正在变得越来越快。全球实验室中的计算机控制着产生大量数据的机器人设备,科学家们必须努力跟上谁做了什么、在哪里、为什么以及如何做的步伐。使结果能够通过调制解调器快速访问的计算机数据库肯定有助于信息的传播。现在,一位科学家正试图利用硅大脑来导航数据迷宫,帮助研究人员寻找新的治疗方法。

斯坦福大学的分子生物学家拉斯·B·奥特曼厌倦了试图跟上大量细致信息的步伐,他正在开发方法,以提炼出他专业领域中约 300 份研究报告的所有基本内容,并以计算机可读的形式表示出来,以便专门的软件能够以复杂的方式进行查询。世界各地的其他研究人员将可以访问该知识库,并将能够通过万维网使用专门的搜索软件。

奥特曼在他的知识库中不仅包括报告“结果”部分的数据,还包括关于实验是如何进行的,以及实验者在解释结果时所采用的事实和原则的信息。奥特曼希望一旦他的知识库有了一个良好的开端,世界各地的其他研究人员都愿意效仿他的榜样:他们也将编码他们的研究出版物(使用他正在开发的程序)并将它们添加到知识库中。


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研究人员应该从这样的系统中获得几个优势。例如,他们可以设置搜索程序,以便在任何人输入直接影响他们感兴趣主题的新研究时提醒他们。其他功能可以立即提醒研究人员他们的发现与先前在其他地方报告的发现之间的冲突——即使是几十年前完成的矛盾研究。

最重要的是,奥特曼认为他的知识库实际上将帮助工作人员生成和检验假设,因为它将能够快速评估一个新想法是否与迄今为止已知的一切相符。“你可以想象编写一个查询,说,‘给我所有体现假设 X 的这个数字的报告值,’”奥特曼在华盛顿特区医学研究所最近的一次聚会上对一群医师研究人员说。奥特曼试图表示科学知识的做法借鉴了源自人工智能但尚未在科学或日常生活中得到广泛应用的想法。“科学家不会被取代,”他声称,“但他们将被增强。”

PROTEAN,一个计算机程序,利用众多数据来源创建详细的结构估计,例如来自核糖体的这种蛋白质复合物。可以轻松更改数据和约束条件以测试理论。

奥特曼的专业领域是核糖体的结构,核糖体是细胞内合成蛋白质的微小结构。核糖体是某些抗生素发挥作用的部位,因此更好地了解核糖体引擎的工作原理可能会带来巨大的医疗回报。奥特曼预计他的核糖体结构知识库最终将扩展到纳入相关领域研究人员感兴趣的工作,例如那些研究 RNA 化学的研究人员。奥特曼的原型信息库 Riboweb 将很快通过网络访问。

将书面研究报告转化为计算机可以排序和组织的东西并非易事。奥特曼首次尝试将已发表的论文转化为机器可分析的形式花费了两周时间,但随着知识库中的概念和关系不断积累,表示后续论文所需的工作量已大幅下降。他的目标是制作用户友好的程序,使科学家能够在不到一个小时的时间内输入他或她最新论文的内容。然后,任何拥有计算机和调制解调器的研究人员都可以结合所有其他相关发现来分析其中包含的研究。奥特曼最近获得了国家医学图书馆和国家科学基金会的资助,以开发他的系统。

Riboweb 只是网络上涌现的众多富有想象力的研究项目之一,网络正在迅速发展成为一种协作工具,其功能远远超出简单地发布数据。例如,圣地亚哥超级计算中心 (SDSC) 的分子科学探索馆允许研究人员检查分子结构的详细图形渲染;然后,用户可以点击超链接,直接链接到生成这些图像的研究报告。SDSC 还在网络上建立了一个实验性的“计算分子生物学项目区”。巴黎巴斯德研究所的克劳丁·梅迪格创建了一个专家系统,以帮助研究人员利用计算机程序分析基因序列。

奥特曼认为,研究报告的计算机表示形式在具有明确概念和分析技术的成熟领域中尤其有用。在这些领域,深入研究新领域的研究人员应该能够相对容易地编码他们的结果。他的经验向他表明,组合化学和临床试验以及大部分分子生物学等领域将特别适合计算机表示。

其他科学家正在饶有兴趣地关注奥特曼的项目。加州大学圣克鲁兹分校的核糖体生物学家小哈里·F·诺勒偶尔与奥特曼合作,他认为该计划的成功将关键取决于编码研究报告变得多么容易。“当你完成一篇论文时,你差不多就要准备氧气帐篷了,”他指出;研究人员将不愿意投入更多的精力来将他们的发现输入到一台挑剔的计算机中。

另一个主要问题涉及谁将负责维护科学事业的计算机记录。瑞士政府最近决定不再愿意资助起源于研究项目的蛋白质数据库 Swiss-Prot,这在生物医学研究人员中引起了轩然大波。奥特曼承认,他无法永远独自运行 Riboweb。他希望学术出版商可能会介入管理它并建立其他科学知识库。公司的利润可能来自他们可以向其科学家客户收取的小额费用。尽管大多数公司仍在努力寻找建立可持续——即“盈利”——基于网络的业务的方法,但一些大型学术出版商已经对 Riboweb 表示了兴趣,奥特曼说。

许多老牌期刊已经迈出了迈向网络的步伐。也许科学最终会完全滑入网络空间,将研究人员和树木从越来越长的书架在越来越多的详细和布满灰尘的巨著的重压下呻吟的硬拷贝遗产中解放出来。

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