Une recherche en collaboration entre des robots et des scientifiques
Au Royaume-Uni, des scientifiques ont intégré à un robot nommé Adam des méthodes d'intelligence artificielle (IA) et un ensemble d'algorithmes sophistiqués dans le but de formuler des hypothèses et de mener un cycle complet d'expérimentation scientifique. Publiée dans la revue Science, l'étude laisse entrevoir une accélération spectaculaire des progrès scientifiques. Les laboratoires utilisent actuellement l'automatisation dans le cadre d'expériences de type haut débit. Ils peuvent ainsi traiter bien plus rapidement de grandes quantités de données scientifiques. Mais ces méthodes sont insuffisantes en biologie des systèmes. Ce domaine est complexe et implique l'analyse de quantités astronomiques de données, tâche qui est hors de la portée d'un être humain. Une seule personne aurait ainsi de grandes difficultés à analyser la quantité d'informations contenues dans un génome, et il lui serait impossible d'en analyser plusieurs en même temps. Selon cette étude conduite par le professeur Ross King de l'université Aberystwyth au Royaume-Uni, l'apport des robots scientifiques à la biologie des systèmes dépasse la simple automatisation. En formulant des hypothèses, en concevant et en menant réellement des expériences et en interprétant les résultats en continu, ces robots pourraient révolutionner la façon dont les recherches scientifiques sont menées. Les progrès réalisés dans le domaine de l'IA et des systèmes informatiques rendent aujourd'hui possible la conception de ces robots. Les scientifiques ont conçu un système robotisé et lui ont attribué la tâche d'identifier les gènes codant les enzymes qui catalysent les réactions dans la levure de boulanger (les scientifiques utilisent cet organisme pour modéliser des systèmes vivants plus complexes). Ce puzzle n'avait toujours pas été résolu depuis 50 ans, et les chercheurs étaient curieux de voir comment le robot allait le résoudre. Adam a élaboré et testé 20 hypothèses, puis proposé des conclusions basées sur ses expériences. Les chercheurs ont ensuite vérifié les résultats en refaisant eux-mêmes les expériences. Ils ont découvert que la difficulté particulière de ce problème tenait au nombre élevé de facteurs de complication, un problème courant en biologie des systèmes. Selon l'étude, les analyses du robot étaient nécessaires pour réaliser l'exploit consistant à démêler ce «tissu de fonctionnalités». Le libre échange des connaissances scientifiques impose de décrire et de rendre compte clairement des connaissances scientifiques. Dans ce contexte, le robot a pu enregistrer en détail chaque étape du processus, du début à la fin. Adam est également capable de conduire très rapidement l'ensemble du cycle d'expérimentation. Les chercheurs espèrent donc que leur nouvel outil pourra faire de nouvelles découvertes bien plus rapidement que ce qui est possible aujourd'hui. «Si la science était plus efficace, elle serait mieux placée pour aider à résoudre les problèmes de la société» déclare le professeur King. «L'automatisation est un moyen d'améliorer cette efficacité. Elle a été à l'origine d'une grande partie des progrès réalisés au cours des deux derniers siècles, et il est probable que cela se poursuive.» On peut certes soutenir que les découvertes d'Adam découlent de la façon dont les chercheurs ont formulé le problème, mais l'équipe considère qu'il s'agit de la première machine à avoir découvert de façon indépendante de nouvelles connaissances scientifiques. «Nous sommes conscients que les connaissances générées automatiquement par Adam sont plutôt modestes», conclut l'étude. «Mais elles ne sont pas triviales, et dans le cas des gènes codant 2A2OA, elles éclaircissent et peut-être même résolvent un mystère vieux de 50 ans.» Adam a démontré comment automatiser une forme simple de découvertes basées sur des hypothèses. C'est un grand pas en avant pour l'IA et les systèmes informatiques. On espère que l'utilisation de robots scientifiques dans les laboratoires permettra d'améliorer la façon dont les scientifiques humains étudient la biologie. Dans un entretien avec la revue Science diffusé par balado, le Dr David Waltz déclare: «En biologie, il est clair qu'il faut interpréter de grandes quantités de données. Il n'existe pas de bonne méthode pour simplifier la biologie et la réduire à quelques termes simples. D'une certaine façon, la biologie exige de cataloguer, de comprendre et d'organiser d'énormes quantités de données. Pour donner une signification à ces données, la biologie a vraiment besoin de méthodes telles que celle qui est décrite ici. Ces nouvelles découvertes ont également des applications dans l'étude des données astronomiques et la modélisation du climat.» Dans l'éditorial accompagnant l'article, le Dr Waltz et Bruce G. Buchanan commentent: «Dans un système de partenariat entre l'homme et la machine, chacun réalise les tâches auxquelles il est le mieux adapté. De tels systèmes peuvent accélérer considérablement les progrès scientifiques, révolutionner la pratique de la science et changer ce que les scientifiques ont besoin de savoir.» La prochaine étape consistera à développer les capacités du robot en utilisant des logiciels qui permettront aux utilisateurs externes de proposer des hypothèses et des expériences. Les scientifiques espèrent ainsi permettre la collaboration d'une équipe mixte homme-robot. Adam se trouve encore à l'étape de prototype, mais l'équipe du Royaume-Uni pense que son prochain robot sera très utile aux scientifiques à la recherche de nouveaux médicaments pour combattre des maladies telles que le paludisme.
Pays
Royaume-Uni