普渡大学将作为鲁棒性、整合与组织生物学新兴机制(EMBRIO)研究所的主要基地。该研究所将利用人工智能扩展生物学和工程普拉达正品男包学，在五年内获得了美国国家科学基金会(National Science Foundation) 1250万美元的资助，这是该机构生物整合研究所项目的一部分。(EMBRIO插图:Second Bay Studios。由普渡大学提供。)
印第安纳州西拉法耶特——想象一下有一天，任何组织或器官都可以被修复，或者为病人提供个性化的替代品。
这是普渡大学的David Umulis和一组科学家在生物学上使用人工智能来观察细胞如何保护自己免受化学或机械攻击，以及/或在生化和机械输入和反应的帮助下修复损伤的工作目标之一。
乌穆里斯说，如果成功了，科学家们就有了解决人类健康和长寿问题的新方法。
他说:“如果你能接触到一个网络，同时改变三四个位置，治疗疾病或损伤的能力就会提高，因为你同时在向所有这些不同的生物途径发出信号。”
David Umulis, EMBRIO项目主任，普渡大学韦尔登生物医学工程学院的Dane A. Miller教授。普渡大学(图)
解锁新的潜力
Umulis在他的几个生物医学工程项目中使用了人工智能，包括量化图像和模拟发育中的细胞。他发现，与模拟细胞特性所需的大量时间相比，这种方法能更好、更早、更快地获得结果，而且成本更低。
但他想要创新并进一步推进。在生物稳健性、整合与组织(EMBRIO)新涌现机制(Emergent mechanism in Biology of鲁棒性、整合与组织(EMBRIO))研究所，将利用人工智能扩展生物学和工程学，探索如何整合细胞信号以抵御入侵者，或激活细胞信号以修复伤口，这两者都是生存所必需的。
“我希望EMBRIO研究所的团队被称为破解了细胞如何组织改变结构功能以保护和修复组织的密码的研究团队，”Umulis说，他是EMBRIO项目的负责人，也是普渡大学韦尔登生物医学工程学院的戴恩·a·米勒教授。“细胞做出这些决定的网络，以及它如何在整个动物王国被复制和复制，仍然是一个巨大的谜。将实验室实验与模拟和数据采集方法相结合，是解决大规模基础生物处理问题的最佳方法。”
普渡大学是EMBRIO研究所的主要所在地，该研究所在五年内从美国国家科学基金会(NSF)获得1250万美元，作为该机构生物整合研究所(BII)计划的一部分。合作机构有印第安纳大学、莫尔豪斯学院、圣母大学、宾夕法尼亚大学、庞塞(波多黎各)健康科学大学和波多黎各大学，网址是Mayagüez。莫豪斯、庞塞和Mayagüez对于在整个EMBRIO研究所扩大传统上代表不足的人口的贡献至关重要。
“EMBRIO研究所体现了BII项目的目标，将跨学科的研究团队聚集在一起，围绕着共同的目标来理解维持生命的过程，并使生物创新在不同的范围内和不同的范围内运作和相互作用。”威尔逊·弗朗西斯科博士说，他是美国国家科学基金会生物科学理事会的项目主任。“它还将提供有效的新培训模式，具有包容性，并为下一代科学家在生物科学和STEM领域的广泛导航做好准备。”通过结合实验生物学、理论、计算和建模，以及对不同学生群体的培训和教育，EMBRIO拥有推进生物学、生物技术和生物科学劳动力的潜力。”
作为主任，Umulis将协调并授权研究人员和学生寻找使用人工智能破解细胞组织的新方法。
“我们可以用更少的钱做更多的事，”他说。“这让我们能够思考细胞是如何计算的，以及细胞是如何耦合的，从而导致如此大规模的组织变化。”
有了人工智能，Umulis和科学家能够使用生物结构的完整3D模拟来建立预测能力。这让他们可以看到网络和组织的形状是如何变化的。
然后，它们可以将不同的生物系统联系在一起，比如细胞化学和化学信号，以及力学和机械变化，从而更好地预测更复杂系统的结果。
乌穆里斯说:“根据基因型、遗传学和信号通路，我们已经知道组织是如何生长、塑造和形成具有正确结构和功能的东西的。”“生物学能够在生命和发展阶段同时使用所有这些东西。他们做到这一点的方式是一种惊人的同步，只能通过模拟和AI的结合来实现。”
EMBRIO的生物系统小组立即获取模拟数据，例如植物击退入侵的真菌，或者成千上万的细胞相互发送信号来愈合伤口。然而，开发融合各种发现的模型需要时间。
“我们将利用每个生物系统来获取我们所能获得的最佳数据，这样我们就能够回答细胞如何共同应对潜在的攻击。”如何缝合伤口?我们如何加速呢?细胞如何协调组织重塑过程，以促进胚胎发育或修复和恢复细胞、组织或器官功能?这是生命中最重要的部分，”他说。
依托人工智能和生物医学工程的优势
Umulis表示，人工智能和生物产业的规模每五年就会扩大一倍，这意味着现在进入EMBRIO的生物、工程和科学专业学生将在未来10年成为前沿领导者。
Umulis已经聚集了一支由专业工程师和科学家组成的团队，反过来，他们将与这些新技术的学生一起工作，并激励他们解决未来劳动力发展的需求。
其中一个合作机构是莫尔豪斯学院(Morehouse College)，这是亚特兰大一所历史悠久的文科黑人学院和大学(HBCU)。
胡安娜·门登霍尔，莫尔豪斯学院的沃尔特·e·梅西物理科学教授。(提供照片)
依托人工智能和生物医学工程的优势
Umulis表示，人工智能和生物产业的规模每五年就会扩大一倍，这意味着现在进入EMBRIO的生物、工程和科学专业学生将在未来10年成为前沿领导者。
Umulis已经聚集了一支由专业工程师和科学家组成的团队，反过来，他们将与这些新技术的学生一起工作，并激励他们解决未来劳动力发展的需求。
其中一个合作机构是莫尔豪斯学院(Morehouse College)，这是亚特兰大一所历史悠久的文科黑人学院和大学(HBCU)。
莫尔豪斯学院的沃尔特·e·梅西物理学教授胡安娜·门登霍尔是研究伙伴之一，她将在莫尔豪斯实验室的EMBRIO研究所进行研究。她带来前锋燃气灶售后了材料化学和制造方面的专业知识，以及利用原子力显微镜研究生物过程的纳米生物技术。
除了门登霍尔将与该研究所进行的核心研究外，她还看到了她的学生的许多积极因素。她说，通过提高实验室技术，学习新的计算建模和数据科学可视化软件，他们能够获得经验机会，这将有助于他们成为科学家。
门登霍尔说:“我们莫尔豪斯的学生需要具备在STEM交叉领域培养HBCU学生AI的能力，同时使用生物学和生物医学工程的方法。”“我们的学生需要看到自然科学、生命科学和工程之间的协同作用。
通过与普渡大学的合作，莫尔豪斯学院将获得最前沿的技术和工具来帮助研究这些过程。这将进一步提高我们的学生对整合生物学这一新兴领域的知识和接触。”
Umulis和EMBRIO的负责人也计划使用现有的开源程序，但将为学生开发额外的人工智能和生物程序。
另外还有Janice Evans、Chris Staiger、Stephanie Gardner和Alejandra Magana(普渡大学)，以及网站负责人Mauricio Cabrera(波多黎各大学Mayagüez)、James Glazer (IU)、Clara Isaza(庞塞健康科学大学)、Mary Mullins (Penn)和Jeremiah Zartman (Notre Dame大学)。