Квантовите компютри често се смятат за технология с отдалечено практическо приложение, но ново изследване показва, че вече могат да подобрят работата на генеративния изкуствен интелект в разработването на лекарства.

Екип от Техническия университет на Дания (DTU) демонстрира, че съчетаването на квантови изчисления и AI води до по-точни формули за нови лекарствени молекули. Според WIRED, това е едно от първите практически доказателства, че квантовите компютри вече могат да бъдат полезни в биомедицинските изследвания. Изданието отбелязва, че изследването не е част от мащабно финансирана програма.

По думите на ръководителя на проекта проф. Тимъти Патрик Дженкинс, екипът е работил през почивните дни и е използвал остатъчни средства от други проекти. „Повечето наистина иновативни научни идеи изглеждат прекалено рисковани за финансиращите организации“, казва той пред WIRED.

Какъв е подходът на учените?

Изследователите комбинират собствен генеративен AI модел с квантов компютър с размер на принтер, разработен от британския стартъп ORCA Computing. Квантовата машина не заменя традиционните процесори, а работи съвместно с тях в хибридна архитектура. Целта е създаването на нови пептиди – къси вериги от аминокиселини, които се свързват с определени белтъци в човешкия организъм.

Подобни молекули са сред ключовите елементи при разработването на ваксини, имунотерапии и редица съвременни лекарства. След компютърните симулации учените синтезират пептидите в лаборатория и проверяват дали се свързват с целевите белтъци.

Резултатите показват, че хибридният модел открива повече успешни кандидати от класическия AI модел, като най-голямото предимство се проявява при задачи с ограничени обучителни данни. Изследователите посочват, че това е едно от най-ценните качества на подхода. В медицината повечето генетични данни идват от пациенти в Европа и Северна Америка, докато за Азия, Африка и други региони информацията е значително по-оскъдна. Това затруднява създаването на терапии, които са еднакво ефективни за различни популации.

Учени са открили скрита функция на имунната ни система

Проф. Дженкинс обяснява пред WIRED, че поради това екипът му смята, че квантовите изчисления могат да помогнат на AI да създава по-разнообразни молекули при ограничена информация. Идеята се основава на наблюденията, че квантовите алгоритми увеличават разнообразието при генериране на изображения.

Учените смятат, че технологията може в бъдеще да ускори разработването на персонализирани имунотерапии, ваксини и лекарства за слабо проучени заболявания. Въпреки положителните резултати, изследователите подчертават, че технологията все още не е готова за фундаментална промяна във фармацевтичната индустрия.

Настоящите квантови компютри са твърде малки и недостатъчно мощни, за да изпълняват най-сложните модели на генеративен изкуствен интелект. „Квантовите компютри все още не разполагат с достатъчна изчислителна мощност, за да моделираме големи антитела, с които обикновено работим“, казва докторантът от DTU Джонатан Функ пред WIRED. Откриването на пептид, който се свързва с определен белтък, е само една от многото стъпки в разработването на ново лекарство.

Квантовите изчисления - следващият голям залог на Белия дом

Самият проф. Дженкинс признава, че първоначално е бил силно скептичен към квантовите технологии. „Бях убеден, че практическите приложения са десетилетия напред“, казва той пред WIRED. Това мнение остава широко разпространено и в индустрията.

Главният изпълнителен директор на ORCA Computing Ричард Мъри отбелязва, че много компании все още възприемат квантовите компютри като технология с неясно бъдеще, тъй като досега липсваха убедителни примери за краткосрочна практическа полза. Той посочва, че настоящото изследване е сред първите, които демонстрират реално търговско приложение на квантовите изчисления. Компанията вече работи и по други подобни проекти: с енергийната група BP за химически симулации и с автомобилния производител Toyota за оптимизация на инженерното проектиране.

Екипът на DTU вече планира да приложи същия подход при по-големи белтъци и по-мощни модели на генеративен изкуствен интелект. Изследователите виждат голям потенциал при заболявания с ограничено финансиране за научни разработки, както и при създаването на синтетични противоотрови срещу змийска отрова.

Въпреки че квантовите компютри все още не могат да заменят традиционните суперкомпютри, резултатите показват, че дори сегашното поколение машини вече допринася за решаването на конкретни научни задачи. Според WIRED, това е важен знак, че квантовите технологии постепенно намират приложение извън лабораториите и се превръщат в практически инструмент за ускоряване на откриването на нови лекарства.