בינה מלאכותית לזיהוי תגובות הצמח והתמודדות עם שינויי אקלים

מדענים פיתחו גישה מבוססת בינה מלאכותית שתסייע ליבולים בהתמודדות עם שינויי האקלים

מדענים ישראלים ואמריקאים מאוניברסיטת בן-גוריון ומאוניברסיטת קליפורניה בדייוויס פיתחו גישה מבוססת בינה מלאכותית שתסייע ליבולים בהתמודדות עם שינויי האקלים.

קבוצת מחקר בינתחומית מהנדסת נתונים וממדעי החיים השתמשה בטכניקות בינה מלאכותית על מנת לזהות תגובות תאיות. הטכניקות יאפשרו בעתיד הקרוב להצביע על יכולת עגבניות וגידולים נוספים בהתמודדות עם תנאי האקלים המשתנים.

במאמר חדש, שפורסם בכתב העת Communications Biology מקבוצת Nature, חוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב ומאוניברסיטת קליפורניה בדייוויס פיתחו שיטה באמצעותה ניתן לזהות מסלולים מטבוליים, המהווים תגובות כימיות אשר מתרחשות בתאים ומאפשרות לו לצמוח, לגדול ולהתרבות.

“העולם מתמודד עם אובדן תשואת היבולים כתוצאה משינויי אקלים, מחרקים ומלחצים שונים” אומרים החוקרים. “זיהוי מסלולים מטבוליים המאפשרים לצמח להתמודד עם לחצים יאפשר לחקלאים לגדל יבולים חזקים משמעותית. זאת לצד שיפור הערך התזונתי של היבולים באמצעות מיקוד המסלולים”.

החוקרים השתמשו בטכניקות למידת מכונה, ענף מעולם הבינה המלאכותית, שבו מערכות לומדות לזהות דפוסים ולקבל החלטות בשילוב עם ניתוח מבוסס רשת (Correlation-based Network Analysis ). ניתוח זה ממחיש את הקשר בין הרכיבים המולקולריים לבין הידע שנצבר במדע הכימיה הבסיסית.

“גילוי מסלולים מטבוליים הוא תהליך שדורש זמן רב” מסביר ד”ר רמי פוזיס, חוקר בכיר וחבר במחלקה להנדסת מערכות תוכנה ומידע באוניברסיטת בן-גוריון בנגב. “אנו מקווים כי גישה זו, המבוססת על למידת מכונה תאיץ את היכולת שלנו להבין את אופן התגובה של צמחים לשינויים סביבתיים ותסייע בשיפור הביטחון התזונתי בעולם”.

החוקרים מאוניברסיטת קליפורניה אספו נתונים אודות מסלולים מטבוליים ידועים ממסדי נתונים ציבוריים. יחד עם החוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב, הם בנו רשתות מבוססות קורלציה של מטבוליטים בעגבניות. על אף שבמקרים רבים הקשרים הנוצרים אינם ברורים, ניתן לקשר באמצעותם בין מטבוליטית המשתתפים באותם מסלולים. לכן, החוקרים מיפו את המסלולים הידועים לרשת זו ואפיינו אותם באמצעות מדדים שונים מתורת הגרפים.

באמצעות למידת מכונה, המערכת הצליחה לזהות ארבעה מסלולים חדשים בעגבנייה.

חוקרים נוספים שהשתתפו במחקר: דוד טוביאנה, רוביו ווילהמי, מריה דל מאר ואדוארדו בלומולד מהמחלקה למדעי הצמח באוניברסיטת קליפורניה, פרופ’ אהרון דון, פרופ’ משה שגיא, לינגלינג וון, נוגה סיקרון, אסילי קורמנבייבה, איגרים סולטבייבה מהמכון לחקר החקלאות והביוטכנולוגיה של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב, יעקב בלושטיין, המכון למדעי המדבר וניר שדה מבית הספר למדעי הצמח והביטחון התזונתי באוניברסיטת תל אביב.