Artificial Intelligence(ભાગ-6)

 

 

********Protein Folding********

 

artificial intelligence(કુત્રિમ બુદ્ધિમત્તા) આપણને ખુબજ મદદરૂપ થઇ રહી છે. એક ઉદાહરણ....કુત્રિમ બુદ્ધિમત્તા વર્તમાન સદીના સૌથી અનસુલઝાયેલા સવાલોમાંથી એક સવાલનું હંમેશા માટે નિરાકરણ આપવા જઇ રહ્યું છે. આ સવાલ આવે છે બાયોલોજી તરફથી અને તેના નિવારણ અર્થે આપણે નજીકમાં જ ખુશખબરી સાંભળવા જઇ રહ્યાં છીએ. સઘળા ટોપિકને સમજવા, હવે આપણે આપણાં વહાણનું સઢ બાયોલોજી તરફ વાળીએ....

-

આપણે જાણીએ છીએ કે દરેક સજીવ કોષ વડે બન્યો છે. આ કોષની ભીતર લાખો-કરોડો મિકેનિઝમ હોય છે જેઓ આપણા રોજીંદા જીવનને ચલાવી રહ્યાં હોય છે. ભલે તેઓ પ્રકાશને પારખી રહ્યાં હોય કે DNA ને વાંચી રહ્યાં હોય કે મગજના ન્યૂરોન્સના ટ્રાન્સમિશનમાં મદદરૂપ થતા હોય કે સ્નાયુના હલનચલનમાં અગ્રિમ રોલ અદા કરી રહ્યાં હોય, આ મિકેનિઝમનું નામ છે પ્રોટીન. આપણા શરીરની અંદર જેટલી પણ જૈવિક પ્રક્રિયાઓ ચાલી રહી છે લગભગ તે સઘળી પ્રોટીન આધારિત છે. જુઓ મુખ્ય ઇમેજ(યાદરહે આ કમ્પ્યુટર દ્વારા તૈયાર કરાયેલ 3D માળખું છે)...આ કોઇ પ્લાસ્ટિક કે કાગળની પટ્ટીઓના ગૂંચળા નથી બલ્કે પ્રોટીન છે. પ્રોટીનનો આકાર એટલો બધો જટિલ હોય છે કે વૈજ્ઞાનિકો પણ આજસુધી તેને સમજી શક્યા નથી. કેમ? આગળનું વિવરણ વાંચો એટલે આપોઆપ સમજાય જશે.

-

પૃથ્વી ઉપર આપણે અત્યારસુધી 20 કરોડ(યાદરહે આ આંકડો જૂનો છે, નવેમ્બર 2022 માં આ આંકડો 35 કરોડને આંબી ગયો છે) જેટલા પ્રોટીન શોધી ચૂક્યા છીએ. જેમજેમ ટેકનોલોજી વિકસિત થતી જાય છે તેમતેમ આ આંકડો સતત વધતો જ રહે છે. હવે સવાલ એ છે કે પ્રોટીન શું છે? સમજવા માટે માળાનું દ્રષ્ટાંત લઇએ...માળા મણકા વડે બને છે. બિલકુલ એજ પ્રમાણે હરેક પ્રોટીન નાના યુનિટો વડે બને છે જેને એમિનો એસિડ કહે છે. પ્રકૃતિમાં ફિલહાલ આશરે 500 એમિનો એસિડ છે પરંતુ પ્રકૃતિથી હટી કેવળ મનુષ્યોની વાત કરીએ તો, મનુષ્યોમાં વીસ જેટલા એમિનો એસિડ એવા શોધાયા છે જેઓ અલગ-અલગ સંયોજન થકી મોટી-મોટી માળાઓ(પેપ્ટાઇડ) બનાવે છે અને તેમાંથી પ્રોટીનનું નિર્માણ થાય છે(જુઓ નીચેની ઇમેજ-1&2).

-

અત્યારસુધી મનુષ્યોમાં લગભગ વીસ હજાર જેટલા પ્રોટીન શોધાઇ ચૂક્યા છે પરંતુ જ્યારે આ પ્રોટીન્સનું અધ્યયન કરવા બેસીએ ત્યારે આપણને ખુબજ મુશ્કેલ સવાલનો સામનો કરવો પડે છે અને તે સવાલ છે....પ્રોટીનના માળખા(બંધારણ) ને કઇરીતે જાણવું? કેમકે પ્રોટીન વળેલા હોય છે. એમિનો એસિડ જ્યારે પ્રોટીનને બનાવવા માટે આપસમાં જોડાય છે ત્યારે તેઓ અલગ-અલગ ખૂણેથી વળે છે આ વળાંકના તેમની પાસે અમર્યાદિત વિકલ્પો હોય છે. જેનો સીધો મતલબ એવો થયો કે પ્રોટીન પાસે અમર્યાદિત વિકલ્પો હોય છે જેના દ્વારા તે કોઇપણ 3D માળખું બનાવી શકે છે. તેથી જ આ રેન્ડમનેસના કારણે પ્રોટીનને શોધવું, તેનું ભવિષ્ય ભાખવું તેમજ તેનું માળખું બનાવવું ખુબજ મુશ્કેલ કાર્ય છે અને એવું કહેવાતું હતું કે જે કોઇ આ કાર્ય કરી બતાવે તો તેનો નોબલ પ્રાઇઝ પાક્કો.

-

પરંતુ!! આજ કાર્ય હવે એક AI કરવા જઇ રહ્યું છે. U.K ની એક કંપની, deepmind કે જેને 2016 માં ગુગલે ખરીદી. કેમ? કેમકે તેણે alpha Go, alpha Zero જેવા outstanding સોફ્ટવેરો બનાવ્યા(જો આ વિશે વિગતવાર જાણવું હોય તો Artificial Intelligence વિષયક આગળના ભાગો ફંફોળી લેવા). આ કંપનીએ 2020 માં એક સૌથી મોટી ઉપલબ્ધિ મેળવી. જેમાં તેણે એક પ્રતિયોગિતા જીતી, જેને CASP14(Critical Assessment Structure Prediction) કહે છે. આ પ્રતિયોગિતામાં ઘણી કંપનીઓએ ભાગ લીધો કેમકે તેઓએ પ્રોટીન્સને predict/detect કરવા હતાં.

-

43 પ્રકારના પ્રોટીન્સ આ પ્રતિયોગિતામાં અલગ-અલગ કંપનીઓને આપવામાં આવ્યા. આ પ્રતિયોગિતામાં માઇક્રોસોફ્ટ તેમજ દુનિયાની મોટી-મોટી કંપનીઓ સામેલ હતી. runner up એટલેકે દ્વિતીય ક્રમાંકે રહેલ કંપનીએ 43 માંથી ફક્ત ત્રણ પ્રોટીન્સને decode કર્યા(આની ઉપરથી અંદાજો લગાવો કે આ કેટલું જટિલ કાર્ય છે) પરંતુ deep mind ના Alpha Fold સોફ્ટવેરે 43 માંથી 25 પ્રોટીન્સને decode કર્યા.

-

હવે સવાલ એ ઉદભવે છે કે આખરે આપણને પ્રોટીનના માળખાને સમજવાની જરૂર શું છે? જવાબ છે....પ્રોટીન આપણા શરીરનું ચાલકબળ છે/basic building block છે, જો તેના માળખાની ચોટલી પકડાઇ જાય તો તેની કાર્યપ્રણાલીને જાણી શકાય અને જો તેની કાર્યપ્રણાલી સમજાઇ ગઇ તો પછી બાયોલોજીના ઘણાં પ્રશ્નોનું નિરાકરણ હાથવેંતમાં જ હશે, એક નવી દુનિયાના દ્વાર ખુલી જશે. આ કાર્ય એક સુપર કમ્પ્યુટર "Summit" દ્વારા કરવામાં આવી રહ્યું છે જેમા google deepmind સોફ્ટવેરનો ઉપયોગ કરાયો છે. આજ સોફ્ટવેર ફિલહાલ 20 કરોડ પ્રોટીનને સમજવા જઇ રહ્યો છે.