Robotit tutkijoina

Yhdysvalloissa Cornellin yliopistossa saatiin tietokoneohjelmalla seulottua kolmesta yksinkertaisesta fysiikan kokeesta esiin niiden taustalla olevat fysiikan lait. Englannissa toinen tietokoneohjattu robotti teki biologisia kokeita hiivasoluilla, analysoi tulokset ja ehdotti jatkokokeita. Tietokoneet eivät tutkijoiden mukaan korvaa ihmisiä, ainakaan vielä, mutta niistä koneille voidaan antaa tehtäväksi tarkkaa seurantaa ja kärsivällisyyttä vaativia kokeita, joissa ihmiset eivät ole parhaimmillaan.

Englantilaisen Cambridgen ja walesilaisen Aberystwythin yliopistojen tutkijat rakensivat robotin nimeltän Adam, joka teki hiivalla tieteellisiä kokeita ilman että ihmisen tarvitsi puuttua prosessiin sen käynnistyttyä. Adam kasvatti Saccharomyces cerevisae- hiivaa eli leipurinhiivaa, jota käytetään paljon biologisissa ja geneettisissä tutkimuksissa mallieliönä.

Adamille oli ohjelmoitu tekoälyohjelma. Sen avulla robotti teki oletuksen että tietyt hiivan geenit tuottavat entsyymejä, jotka mahdollistavat tietyt biokemialliset reaktiot. Sen jälkeen robotti suunnitteli kokeen hypoteesinsa testaamiseen, teki sen käyttäen automaattilaitteita, tulkitsi tulokset ja toisti vielä kokeet. Tuloksena saatiin uutta tietoa hiivan genomista. Ihmistutkijat toistivat kokeen ja varmistivat, että Adam oli todella tehnyt uudet hypoteesit ja että tulokset olivat oikein.

Seuraava laite, Eva, tulee olemaan kehittyneempi versio. Tällaisista automaateista uskotaan saatavan apua etsittäessä esimerkiksi uusia lääkkeitä.

Cornellin yliopistossa käytettiin jo aiemmin kehitettyä tietokoneohjelmistoa, jota käyttäen robotti pystyi tarkkailemaan tilaansa ja korjaamaan sitä. Nyt sille annettiin tutkittavaksi yksittäisiä kuvia filmeistä, jotka oli kuvattu kolmesta fysikaalisesta kokeesta. Kokeissa oli yksinkertainen heiluri, kaksinkertainen heiluri ja jousivoimalla toimiva lineaarinen värähtelijä.

Tietokoneohjelma oli opetettu havaitsemaan säännöllisyyksiä ilmiöistä eikä sillä ollut aiempaa tietoa fysiikasta. Se etsi ilmiöistä samana pysyviä piirteitä ja pystyi toteamaan millaisista perustavanlaisista prosesseista heiluminen ja värähtely olivat peräisin. Videolta kaapatuista tilannekuvista se sai selville energian säilymislain ja impulssimomentin säilymislain. Kun kiihtyvyys otettiin mukaan, se löysi vielä Newtonin toisen lain.

Tietokoneohjelma käytti 32 rinnakkaista prosessoria, joilla yksinkertaisen heilurin analysointiin riitti pari minuuttia. Kaksinkertainen heiluri oli paljon hankalampi tapaus ja sen analysointiin ohjelmalta kului 30-40 tuntia. Kun ohjelmalle annettiin vihjeeksi yksinkertaisen heilurin analyysin tulokset, se selvitti kaksinkertaisen heilurin aineiston huomattavasti nopeammin, 7-8 tunnissa. Sinänsä ihmisetkin hyödyntävät tuloksia analysoidessaan aiempia tietojaan.

Automaattisten analyysilaitteiden käyttäminen ei ole täysin uutta, sitä on tehty jo vuosikymmeniä. Esimerkiksi genomiaineistojen seulominen ei onnistu ilman automatisoituja laskualgoritmeja. Yleensäkin kaikkialla missä tuloksen seulonta edellyttää valtavan aineiston läpikäymistä, automatisoidut prosessit ovat jo käytössä. Uudet raportit kertovat että tietokoneohjelmat kehittyvät koko ajan entistä taitavammiksi.

(YLE tiede, Science)