Потратить 10 минут, чтобы сделать научный скачок вперед. 17 февраля стартовал инновационный проект Citizen Science, разработанный Diamond Light Source, национальным научным центром по синхротрону в Великобритании. В проекте используется краудсорсинговая модель для привлечения людей всех возрастов по всему миру, чтобы ускорить анализ терабайтов данных, которые Алмаз генерируется каждый день. 

Марк Башам, координатор научного проекта для граждан, демонстрирует, как обнаружить вирусы. Это поможет обучить системы искусственного интеллекта! Фото: Алмазный источник света, 2019

Первая задача, поставленная перед гражданскими учеными, — потратить несколько минут на просмотр серии экранов для выявления вирусов. В течение следующих трех лет будет поставлено больше задач для других целей. Это поможет обучить системы искусственного интеллекта (ИИ) и разработать новые способы сегментации данных с целью автоматизации процессов сегментации данных. Это значительно ускорит способность ученых понимать данные своих исследований за считанные дни, а не за последние недели.

Обнародованный в Американской ассоциации содействия развитию науки в Вашингтоне, округ Колумбия, проект «Scribbler — Virus Project», посвященный алмазам, является первым в своем роде, с которым представители общественности могут помочь в такой большой степени. Он финансируется крупнейшей в мире биомедицинской благотворительной организацией Wellcome Trust и разрабатывается в сотрудничестве с Zooniverse, известной гражданской научной веб-платформой.

Профессор Dave Stuart FRS, профессор MRC по структурной биологии в Оксфордском университете и директор по естественным наукам в Diamond Light Source объясняет:

«Конечная цель — полностью автоматизировать сегментацию, используя достижения в области глубокого обучения. Такие методы требуют значительного количества уже сегментированных данных для обучения систем, которые мы используем. Чтобы построить сегментированные данные для этой разработки, Zooniverse предложит представителям общественности по всему миру возможность участвовать в сегментации наборов данных, чтобы помочь исследователям. Этот проект направлен на решение этих проблем путем предоставления инструментов, которые помогут исследователям маркировать интересующие их особенности, а также собирать данные, полученные гражданскими учеными, стандартизированным способом, который можно использовать для автоматизации процесса в будущем, тем самым помогая ускорить анализ процесс от нескольких недель до нескольких дней или меньше».

Diamond производит 500 терабайт биологических данных в месяц, от подробных атомных карт высокого разрешения до данных низкого разрешения, что делает сложными современные методологии сегментации данных. Данные часто неконтрастны и размыты, и могут быть настолько большими по размеру, что их анализ становится чрезвычайно трудоемким.

Дейв Стюарт продолжает:

«Сейчас мы используем криоэлектронную томографию для визуализации вирусных частиц семейства реовирусов в очень тонких срезах, вырезанных из замороженных инфицированных клеток. Наша цель, в конечном счете, понять полный жизненный цикл, как вирус проникает в клетку, размножается, собирается и, наконец, покидает клетку. На томограммах здесь мы сделали снимок через 12 часов после заражения и стремимся визуализировать промежуточные этапы процесса сборки, которые раньше не были видны, а затем выяснить, как организована сборка вируса во времени и пространстве внутри клетки ».

Реовирусы относятся к большому семейству вирусов, которые заражают широкий спектр животных и растений. Некоторые члены семьи вызывают широко распространенное заболевание, в частности ротавирусы, которые ответственны за серьезный гастроэнтерит во всем мире. Напротив, сами реовирусы, хотя они широко инфицируют людей, обычно не вызывают симптомов. В самом деле, они проходят испытания в качестве возможных противораковых агентов, поскольку они специфически реплицируются во многих раковых клетках, активированных для деления. Поэтому они являются хорошей отправной точкой, чтобы попытаться понять жизненный цикл этого семейства вирусов.

Марк Башам, координатор проекта в Diamond Light Source, говорит:

«Нам просто нужно как можно больше людей, чтобы просматривать изображения и находить то, что они считают вирусными частицами. Это основано на реальных данных и захватывающей работе над Diamond, которая уже ведется в отношении реовируса. Это то время экрана, которое мы все можем отстаивать, и мы не предъявляем слишком больших требований, когда говорим, что это может принести пользу всему человечеству с точки зрения ускорения анализа их исследований учеными».

Профессор Крис Линтотт, Zooniverse PI в Оксфордском университете, также добавляет; «Вам не нужно никаких специальных знаний, обучения или опыта, чтобы участвовать в любом из проектов Zooniverse. Мы облегчаем тем, кто заинтересован, участвовать в реальных научных исследованиях на своем компьютере или с помощью мобильного приложения по своему усмотрению. Мы надеемся, что Diamond «Science Scribbler — Virus Project» соблазнит вас стать постоянным волонтером».

Координатор проекта доктор Марк Башам делает вывод:

«Искусственный интеллект начал оказывать огромное влияние на мир в последние несколько лет, начиная с избиения людей в таких играх, как «Го», и заканчивая удивительными достижениями в области автомобилей с автоматическим управлением. Этим драматическим событиям способствовало наличие огромного количества данных, с которыми можно обучаться системам ИИ. Наряду с этими разработками, например, также быстро развивалась трехмерная визуализация замороженных клеток, но пока доступно очень мало данных для обучения. Исследователи тратят большую часть своего времени на ручную обработку своих данных, и это область, в которой искусственный интеллект мог бы активно использоваться. Однако для того, чтобы машинное обучение было возможно, нам необходим человеческий вклад, чтобы направлять процесс, и именно здесь представители общественности могут внести огромный вклад в нашу работу».

По материалам phys.org