GS Trương Nguyện Thành đưa ra nghiên cứu tận dụng trí tuệ của cộng đồng

Giáo dục 17/09/2020 - 14:23

GS Trương Nguyện Thành (ĐH Utah, Mỹ) vừa đưa ra một công trình nghiên cứu khoa học khá thú vị với tiêu đề ''Chung tay truy tìm thuốc chữa trị bệnh dịch Covid-19'' có tên ViDok để tận dụng trí tuệ của cộng đồng. 

Nói về lý do thực hiện nghiên cứu khoa học (NCKH) mới lạ này, GS Trương Nguyện Thành cho biết tình hình Covid-19 hiện tại trên thế giới có hơn 29 triệu ca nhiễm và trên 900.000 ca tử vong. Chỉ riêng nước Mỹ đã có hơn 6,5 triệu ca nhiễm và gần 200.000 ca tử vong. Có thể đến cuối năm hoặc đầu năm sau mới có vắc xin, trong khi chưa có thuốc chuyên trị. Nhưng cho dù có vắc xin thì thuốc chuyên trị Covid-19 vẫn cần thiết.

Cộng đồng góp phần vào sàng lọc

GS Trương Nguyện Thành cho biết bước đầu tiên trong quy trình phát triển thuốc chữa trị bệnh Covid-19 hiện nay là sàng lọc các chất hóa học có hoạt tính sinh học cho ra một danh sách các ứng viên tốt nhất để điều chế và thí nghiệm sinh học cho các bước tiếp theo. Bước sàng lọc này dùng phương pháp mô phỏng để tính độ tương tác hay khả năng ức chế của "ứng viên thuốc" với mục tiêu bệnh thường là một chất đạm quan trọng trong cơ chế hoạt động của virus.   

Vì vậy, mục tiêu của công trình nghiên cứu khoa học "Chung tay truy tìm thuốc chữa trị bệnh Covid-19" là xây dựng một hạ tầng cơ sở tính toán đám mây bao gồm ứng dụng di động có tên gọi là ViDok, để bất kỳ ai từ điện thoại thông minh của mình ở bất kỳ nơi nào có kết nối mạng và ở mọi thời điểm đều có khả năng góp phần vào bước sàng lọc này. Điều này tạo cơ hội để công trình NCKH có thể tận dụng được trí tuệ của đám đông.

Ông cho biết, thông thường để triển khai bước sàng lọc này thì nhà nghiên cứu có một thư viện lớn có cả hàng triệu phân tử để đưa vào một quy trình tính toán tự động được chạy trên hệ thống máy tính hiệu năng cao. Trong cách làm này thì nhà nghiên cứu thường không can thiệp vào hệ thống hay quy trình khi đang tính toán và cũng không thể thay đổi cấu trúc của phân tử trong thư viện.

GS Trương Nguyện Thành đưa ra nghiên cứu tận dụng trí tuệ của cộng đồng - ảnh 1

GS Trương Nguyện Thành đang bị "mắc kẹt" tại Utah, không thể về Việt Nam vì dịch Covid-19

NVCC

Trong khi đó, công trình nghiên cứu khoa học mới về Covid-19 này có nhiều nét đột phá so với cách thông thường. Một là thay vì tự động hóa, quy trình được cộng đồng hóa để tất cả mọi người trên thế giới với điện thoại thông minh đều có thể tham gia. Hai là mỗi cá nhân tham gia có khả năng chọn "ứng viên thuốc" từ thư viện của hệ thống để tính khả năng ức chế bệnh của nó. Người dùng sau đó có thể phân tích kết quả để đưa nhận xét cho riêng mình về nguyên tắc tương tác giữa ứng viên thuốc và mục tiêu bệnh và từ đó có thể sửa đổi cấu trúc của ứng viên với mục tiêu làm tăng khả năng ức chế. Ngoài ra, hạ tầng cơ sở tính toán này có thể được sử dụng để phát triển thuốc chữa trị cho các bệnh dịch trong tương lai và kể cả những bệnh truyền nhiễm mà thuốc chữa trị hiện có không còn hiệu quả, chứ không riêng gì cho Covid-19.   

Tận dụng trí tuệ đám đông

Theo GS Trương Nguyện Thành, việc cộng đồng hóa quy trình sàng lọc phát triển thuốc chữa trị Covid-19 cũng cho chúng ta 4 lợi ích lớn mà cách làm thông thường hiện tại không cho phép. Đó là nếu xét trên khía cạnh khoa học dược liệu thì việc cho phép người dùng chọn lọc "ứng viên thuốc" từ thư viện, phân tích kết quả và thay đổi cấu trúc của từng ứng viên sẽ giúp đưa ra một danh sách ứng viên thuốc tối ưu nhất có thể ở giai đoạn nghiên cứu này. Kết quả sơ khởi cho thấy trong 100 ứng viên tốt nhất thì trên 85% từ cấu trúc đã được sửa đổi bởi người dùng không có kiến thức khoa học về thiết kế phân tử cho dược phẩm.

Trên khía cạnh công nghệ thông tin, hệ thống cũng cho phép tận dụng trí tuệ đám đông. Khoa học đã chứng minh trí tuệ đám đông tốt hơn sự thông thái của một vài người. Thêm vào đó, công trình nghiên cứu liên quan đến Covid-19 này sẽ cho dữ liệu thông tin về quy trình người học và từ đó giúp tối ưu quy trình máy học trong phát triển trí tuệ nhân tạo cho hướng nghiên cứu về phát triển dược liệu.

Trên khía cạnh tâm lý học, với tình hình của Covid-19 hiện tại và cuộc sống giãn cách xã hội làm con người có tâm trạng bất lực và dễ bị rơi vào trầm cảm. Với nghiên cứu này, khả năng góp phần vào việc truy tìm thuốc chữa trị bệnh Covid-19 sẽ giúp người tham gia cảm thấy khả năng kiểm soát tình thế phần nào và từ đó trạng thái tinh thần sẽ tích cực hơn.

Trên khía cạnh giáo dục, đây là một công cụ giáo dục STEM đa ngành. Nó có khả năng tạo nguồn cảm hứng cho học sinh và sinh viên về khoa học sinh học phân tử, hóa học và kể cả công nghệ thông tin. Học sinh, sinh viên ở mọi lúc và mọi nơi đều có khả năng tiếp cận những công cụ nghiên cứu hiện đại và kể cả tài nguyên tính toán hiệu năng cao qua hệ thống tính toán đám mây của ViDok mà hiện tại chỉ có thể sử dụng bởi các nhà nghiên cứu ở các trường ĐH lớn ở Mỹ.  

"Thông thường thì kết quả NCKH là tài sản trí tuệ của người nghiên cứu và tổ chức NCKH.  Những kết quả này có thể dùng để viết bài báo quốc tế, đăng ký bằng phát minh hay thương mại hóa. Tuy nhiên tôi cho rằng với đại dịch Covid-19, mạng người quan trọng hơn những lợi ích cá nhân hay tổ chức. Việc cộng đồng hóa công trình NCKH dẫn đến tài sản trí tuệ là của cộng đồng. Danh sách các "ứng viên thuốc" sau khi sàng lọc có thể được tải xuống bởi bất kỳ ai ở website này để làm nghiên cứu các bước tiếp theo.  Đây cũng là một điểm đột phá của công trình NCKH này.

GS Trương Nguyện Thành đưa ra nghiên cứu tận dụng trí tuệ của cộng đồng - ảnh 2

Công trình nghiên cứu khoa học mang tên VIDok mà GS Trương Nguyện Thành vừa đưa ra

NVCC

Tuy nhiên, GS Trương Nguyện Thành cũng cho rằng đơn giản hóa cả một quy trình NCKH phức tạp để người dùng không có nhiều kiến thức chuyên môn có thể sử dụng là thử thách lớn nhất của công trình liên quan Covid-19 này. Thêm nữa là phải đảm bảo được an toàn thông tin mạng và hệ thống tính toán hiệu năng cao qua nhiều tầng trong hệ thống tính toán đám mây đồng thời đảm bảo được trải nghiệm người dùng khi tương tác với hệ thống qua ứng dụng di động cũng là một thử thách kỹ thuật lớn. Một thử thách khác đó là quản lý và điều hành toàn bộ công trình từ xa khi ông bị kẹt ở Mỹ vì Covid-19 trong khi các bạn phát triển hệ thống thì ở Việt Nam...

Công trình hoàn tất bởi trí tuệ của người Việt

Theo GS Trương Nguyện Thành, ViDok là từ hai từ ghép lại. Từ chữ Việt vì công trình được hoàn tất hoàn toàn bởi trí tuệ của người Việt. Trong đó, Dok từ chữ docking là một phương pháp mô phỏng khả năng ức chế tính năng của virus do ứng viên thuốc.
Ở công trình liên quan Covid-19 này, GS Trương Nguyện Thành là người thiết kế hệ thống phần mềm (kiến trúc sư phần mềm) đồng thời cung cấp kiến thức chuyên môn về sinh học phân tử và hóa học. Ba lập trình viên từ Viện Khoa học và Công nghệ Tính toán TP.HCM viết mã (code) và xây dựng hệ thống cùng với một nghiên cứu viên hóa học giúp kiểm tra thử (testing). Trung tâm tính toán hiệu năng cao của ĐH Utah cung cấp tài nguyên tính toán cho công trình này.   

ViDok không giới hạn đối tượng người dùng. Tuy nhiên nếu người dùng có trình độ kiến thức hóa học từ THPT trở lên thì sẽ cảm nhận được sự hữu ích của ViDok trong việc nâng cao kiến thức của mình cũng như giá trị đóng góp của mình vào trong công trình này.  Đó là những gì họ sẽ nhận được khi tham gia. 

Nếu muốn tham gia thì người dùng có thể tải miễn phí phần mềm trên Apple Store hay Google Play. ViDok không yêu cầu bất kỳ thông tin cá nhân gì từ người dùng hay tự động thu thập trên điện thoại của người dùng. Apple Store và Google Play kiểm tra gắt gao yếu tố này cho các ứng dụng có liên quan đến Covid-19.