Esta inteligencia artificial compone música y también proteínas

Editar proteínas es un trabajo largo y tedioso que esta inteligencia artificial puede hacer con mucha más facilidad.

Proteína
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Mediante inteligencia artificial, investigadores de Estados Unidos y Taiwán han publicado los resultados de un estudio de creación de nuevas proteínas en APL Bioengineering, en marzo de 2020.

Las proteínas son los componentes básicos de la vida y, en consecuencia, editar o crear nuevas permite realizar funciones y procesos inéditos en el cambo de la biología.

Tradicionalmente, las nuevas proteínas se crean imitando las proteínas existentes o editando manualmente los aminoácidos que forman las proteínas, pero este proceso es muy largo y lento y se basa en el método de prueba y error. Para lograr hacerlo más rápidamente, estos investigadores han hecho uso de la técnica de inteligencia artificial llamada aprendizaje automático, que permite automatizar algunas partes del método científico mediante procedimientos matemáticos.

Partituras musicales

Solo en un animal vertebrado, existen alrededor de 100 000 tipos de proteínas. Sus funciones no sólo están determinadas por su estructura, sino también por su forma, y ello tiene como un resultado una complejidad que excede nuestra imaginación, tal y como explica el entomólogo Edward O. Wilson en su libro Consilience:

"La hebra de aminoácidos de cada tipo se pliega sobre sí misma de una manera precisa, arrollada como bramante y arrugada como un pedazo de papel apretado. La molécula total se parece a formas tan variables como las nubes en el cielo. Al mirar tales formas imaginamos fácilmente esferas grumosas, rosquillas, pesas, cabezas de carnero, ángeles con alas extendidas y sacacorchos".

Lo más llamativo de este nuevo sistema para crear proteínas mediante el aprendizaje automático es que se traducen estructuras de proteínas en partituras musicales. De algún modo, así, se ha creado un algoritmo para materializar la música desde las ondas sonoras hasta la materia.

Cada uno de los 20 aminoácidos que forman las proteínas tiene una frecuencia vibratoria única. En consecuencia, la estructura química de cada proteína se puede mapear con representaciones audibles, utilizando conceptos conocidos de la teoría de la música como son la melodía, los acordes o el ritmo. Los sonidos generados, determinados por la forma en que se pliega la proteína, se pueden usar así para entrenar redes neuronales de aprendizaje profundo.

Según explica Markus J. Buehler, del Instituto de Tecnología de Massachusetts: "Una vez que el ordenador recibe una secuencia, puede extrapolar y diseñar proteínas completamente nuevas al improvisar a partir de esta idea inicial, mientras considera varios niveles de variaciones musicales, controladas a través de un parámetro de temperatura".

A través de estos pasos, los investigadores demostraron que el método podía diseñar proteínas que la naturaleza aún no había concebido, lo que allana el camino para fabricar biomateriales completamente nuevos.

Al ajustar la temperatura, también se puede aumentar el número de variaciones que crea el algoritmo. Las nuevas mutaciones se pueden medir para ver cuáles son más eficaces como enzimas, por ejemplo. La "música de las proteínas" que descubrieron los investigadores también podría ayudar a crear nuevas técnicas de composición en la música clásica al traducirse los ritmos y los tonos hallados naturalmente en las proteínas.

"En la evolución de las proteínas a lo largo de miles de años, la naturaleza también nos da nuevas ideas sobre cómo combinar y fusionar los sonidos", señaló Buehler aludiendo a esta música que ha sido inspirada directamente por la biología.

Referencia: "Sonification based de novo protein design using artificial intelligence, structure prediction and analysis using molecular modeling," APL Bioengineering, DOI: 10.1063/1.5133026.

Sergio Parra

Sergio Parra

Científico, letraherido, hiperestésico, idiota en el sentido ateniense de la palabra, aún sigo buscando la ballena blanca a sabiendas de que no existe.

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