想象一下，有一天，任何组织或器官都可以被修复，或者为病人量身定制替代品。

　　这是普渡大学(Purdue University)的大卫·乌穆里斯(David Umulis)和一组科学家正在研究的目标之一，他们利用生物学中的人工智能来研究细胞如何在生化和机械输入和反应的帮助下保护自己免受化学或机械攻击，并/或修复损伤。

　　Umulis说，如果这项研究成功，科学家们就有了一种解决人类健康和长寿问题的新方法。

　　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。他发现它能更好、更早、更快地提供结果，而且与花很多时间模拟细胞特征相比，成本低廉。

　　但他想要创新并进一步推进。新成立的稳健性、整合与组织生物学紧急机制(EMBRIO)研究所将利用人工智能来扩展生物学和工程学，探索细胞信号如何整合以抵御入侵者或激活以修复伤口，这两者都是生存所必需的。

　　“我希望EMBRIO研究所的研究团队能够以破解细胞如何组织改变结构功能以保护和修复组织的研究团队而闻名，”EMBRIO项目主任、教授、普渡大学韦尔登生物医学工程学院院长戴恩·a·米勒(Dane A. Miller)说。“细胞做出这些决定的网络，以及它如何在动物王国中被复制和复制，仍然是一个很大的谜。我们将实验室实验与模拟和数据采集方法相结合，确实是解决如此大规模基础生物处理问题的最佳方法。”

　　普渡大学是EMBRIO研究所的主要基地，作为美国国家科学基金会(NSF)生物整合研究所(BII)计划的一部分，该研究所在五年内获得了1250万美元的资助。合作机构包括印第安纳大学、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玛雅ag

　　分校。莫尔豪斯、庞塞和玛雅·艾格斯对于扩大传统上代表性不足的人群在整个胚胎研究所的贡献至关重要。

　　美国国家科学基金会生物科学理事会项目主任威尔逊·弗朗西斯科博士说:“EMBRIO研究所体现了BII项目的目标，它汇集了一个跨学科的研究团队，围绕着理解维持生命和使生物创新在不同尺度内和跨尺度内如何运作和相互作用的共同目标。”“它还将提供有效的新培训模式，这些模式具有包容性，并为下一代科学家做好准备，使他们能够广泛地驾驭生物科学和STEM的各个领域。”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具有推进生物学、生物技术和生物科学劳动力的潜力。”

　　研究人员朝着开发多发性硬化症的细胞疗法迈出了一步

　　新型冠状病毒感染症(COVID-19)便携式人工智能检测试剂盒，检测准确率高

　　一种检测一氧化碳的新方法在24小时内清除t细胞中的污染物

　　作为主任，Umulis将协调并授权研究人员和学生寻找利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。“这使我们能够思考细胞是如何计算的，然后细胞是如何耦合的，从而导致如此大规模的组织变化。”

　　借助人工智能，Umulis和科学家们能够使用生物结构的完整3D模拟来建立预测能力。这使他们能够看到网络和组织的形状是如何变化的。

　　然后，他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，以及力学和力学变化——从而更好地预测更复杂系统的结果。

　　Umulis说:“基于基因型、遗传学和信号传导途径，我们已经知道了组织是如何生长、形成并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育的各个阶段同步使用所有这些东西。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的结合来挖掘。”

　　EMBRIO的生物系统小组立即获得模拟的数据——比如植物抵抗入侵的真菌，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。

　　“我们将利用每一个生物系统来获取我们所能得到的最好的数据，这样我们就能够回答细胞如何共同应对潜在的攻击。伤口是如何缝合的?我们怎样才能加速呢?细胞如何协调胚胎发育或修复和恢复细胞、组织或器官功能的组织重塑过程?这是生命中最重要的部分，”他说。

　　Umulis说，人工智能和生物产业的规模每五年翻一番，这意味着现在进入EMBRIO的生物、工程和科学专业的学生将在未来10年成为最前沿的领导者。

　　Umulis已经聚集了一个由专业工程师和科学家组成的团队，他们将与这些新技术的学生一起工作并激励他们，以解决未来的劳动力发展需求。

　　其中一个机构合作伙伴是莫尔豪斯学院，这是一所历史悠久的黑人学院和大学(HBCU)，位于亚特兰大。

　　莫尔豪斯学院(Morehouse College)的沃尔特·e·梅西(Walter E. Massey)物理科学教授胡安娜·门登霍尔(Juana Mendenhall)是研究合作伙伴之一，她将在莫尔豪斯实验室的EMBRIO研究所进行研究。她带来了材料化学和制造方面的专业知识，以及使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，她还看到了学生们的许多积极因素。她说，他们能够通过提高实验室技术和学习新的计算建模和数据科学可视化软件来获得体验机会，这将帮助他们发展成为科学家。

　　门登霍尔说:“我们莫尔豪斯的学生需要有能力在使用生物学和生物医学工程的方法的同时，在STEM的交叉领域吸引和培训HBCU学生学习人工智能。”“我们的学生需要看到自然科学、生命科学和工程学之间的协同作用。

　　“通过与普渡大学的合作，莫尔豪斯将获得尖端技术和工具来帮助研究这些过程。这将进一步提高我们学生的知识和接触整合生物学的新兴领域。”

　　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。