ToolUniverse: An open platform for democratizing AI scientists

تخيل عالماً تكون فيه الحواسيب بارعة في قراءة الكتب وكتابة القصص، لكنها لا تستطيع فعل أي شيء في العالم الحقيقي. يمكنها وصف تفاعل كيميائي بدقة متناهية، لكنها لا تستطيع خلط المكونات أو التحقق من النتائج. هذه هي الحالة الراهنة لـ "العلماء الآليين" (AI scientists)—وهي برامج حاسوبية ذكية تحاول حل مشكلات معقدة. إنهم يشبهون المحققين البارعين الذين قرأوا كل روايات الجريمة، لكنهم لم يطأوا قدمهم قط في مركز شرطة أو يلمسوا قطعة من الأدلة. ولحل الألغاز الحقيقية، يحتاج هؤلاء المحققون الآليون إلى وسيلة للوصول، والإمساك بالأدوات المناسبة، وإجراء تجارب فعلية. السؤال الكبير الذي يطرحه الباحثون هو: كيف نمنح هذه العقول الرقمية مجموعة أدوات مادية حتى تتوقف عن مجرد التحدث عن العلم وتبدأ في فعله حقاً؟

إليك ToolUniverse، وهي منصة مفتوحة جديدة صُممت لتكون "السكين السويسري" المثالي للعلماء الآليين. فكر فيها كأنها مكتبة سحرية ضخمة حيث يتم تنظيم كل أداة علمية—من البرامج الحاسوبية التي تتنبأ بكيفية عمل الأدوية إلى البرامج التي تحلل صور المجهر—وتسميتها وتجهيزها للاستخدام. قبل ذلك، إذا أراد الذكاء الاصطناعي استخدام أداة ما، كان عليه غالباً بناء أداة مخصصة لتلك الوظيفة تحديداً، مثل بناء مفتاح جديد لكل باب على حدة. يغير ToolUniverse قواعد اللعبة عبر إنشاء "جهاز تحكم عن بعد عالمي" للعلم. فهو يربط أكثر من 2,700 أداة علمية مختلفة و130 مهارة بحثية معقدة في نظام واحد كبير وودود. الآن، يمكن للذكاء الاصطناعي أن يسأل: "أحتاج إلى إيجاد دواء لهذا المرض"، وبدلاً من التعثر، يمكنه فوراً العثọ على الأدوات المناسبة، ودمجها، وإجراء التجربة بنفسه. وتظهر الورقة البحثية أنه عندما يتم تزويد الوكلاء الآليين بهذه المنصة، فإنهم يصبحون أفضل بكثير في حل المشكلات العلمية مقارنة بتركهم للتخمين بمفردهم أو استخدام الأنظمة القديمة المبنية خصيصاً لمهام محددة.

المشكلة: الذكاء الاصطناعي "البارع ولكن الجاهل"

تخيل أن لديك مساعداً آلياً فائق الذكاء يعرف كل شيء عن البيولوجيا من خلال قراءة ملايين الكتب المدرسية. تسأله: "هل يمكنك معرفة سبب مرض هذا المريض؟". يبدأ الروبوت في كتابة مقال طويل ومثالي حول الأسباب المحتملة. ولكن بعد ذلك تدرك: أن الروبوت لا يمكنه إجراء فحص دم، أو التحقق من قاعدة بيانات للتفاعلات الدوائية، أو النظر في شريحة مجهرية. إنه عالق في مرحلة "التفكير".

في الماضي، حاول العلماء إصلاح ذلك عبر بناء مساعدين آليين مخصصين لوظائف محددة. لكن هذه كانت تشبه بناء روبوت جديد لكل مهمة. إذا كنت تريد روبوتاً لتحليل الحمض النووي (DNA)، فتبني واحداً. وإذا كنت تريد آخر للتحقق من الهياكل الكيميائية، فتبني آخر. لم يكن بإمكانهم التواصل مع بعضهم البعض، ولم يكن بإمكانهم مشاركة الأدوات بسهولة. كان الأمر فوضوياً، مكلفاً، وصعب إعادة الاستخدام. وتجادل الورقة البحثية بأنه لكي يصبح الذكاء الاصطناعي "عالماً" حقاً، فإنه يحتاج إلى طريقة معيارية للوصول إلى مجموعة متنوعة من الأدوات دون الحاجة إلى إعداد مخصص لكل منها.

الحل: مجموعة أدوات عالمية للذكاء الاصطناعي

ابتكر المؤلفون ToolUniverse، والذي يعمل كمرآب منظم وضخم للأدوات العلمية. بدلاً من بناء روبوت جديد لكل وظيفة، ما عليك سوى إعطاء الذكاء الاصطناعي جهاز تحكم عن بعد عالمي (المنصة) يمكنه التحكم في أي أداة داخل المرآب.

إليك كيف يعمل ذلك، باستخدام تشبيه مرح:

1. المكتبة (مدير الأدوات): تخيل مكتبة ضخمة حيث كل كتاب هو أداة علمية. بعضها رقمي (كود برمجي)، وبعضها مادي (معدات مختبر)، وبعضها قواعد بيانات. يقوم ToolUniverse بتنظيم جميع هذه الأدوات (+2,700) بحيث تبدو جميعها متشابهة بالنسبة للذكاء الاصطناعي. سواء كانت الأداة عبارة عن نص برمجي بلغة بايثون يعمل على حاسوب محمول أو ذراع روبوت في مختبر، يراها الذكاء الاصطناعي كـ "زر" بسيط يمكنه الضغط عليه.
2. أمين المكتبة (مكتشف الأدوات): عندما يقول الذكاء الاصطناعي: "أحتاج إلى تحليل هذا الجين"، فإنه لا يعرف أي الأدوات من بين الآلاف يجب استخدامها. يعمل "مكتشف الأدوات" كأمين مكتبة فائق الذكاء. وهو يستخدم ثلاث حيل مختلفة للعثور على الكتاب المناسب:
   • البحث بالكلمات المفتاحية: مثل البحث عن عنوان في الفهرس.
   • البحث عبر النماذج اللغوية الكبيرة (LLM Search): مثل سؤال أمين مكتبة بشري: "أحتاج شيئاً يتعلق بالجينات، لكني لست متأكداً من الاسم الدقيق".
   • البحث بالتضمين (Embedding Search): وهي طريقة متطورة لمطابقة معنى الطلب مع معنى الأداة، حتى لو كانت الكلمات مختلفة.
3. المنفذ (مستدعي الأدوات): بمجرد العثور على الأداة المناسبة، يكون "مستدعي الأدوات" هو الذراع التي تضغط على الزر فعلياً. فهو يتحقق من أن طلب الذكاء الاصطناعي منطقي (مثل التأكد من عدم محاولة وضع وتد مربع في ثقب مستدير) ثم يقوم بتشغيل الأداة.
4. الطاهي (مؤلف الأدوات): أحياناً تكون المهمة أكبر من أداة واحدة. ربما تحتاج إلى إيجاد دواء، واختباره، ثم تحليل نتائجه. يعمل "مؤلف الأدوات" كطاهٍ رئيسي يربط الأدوات المختلفة معاً في وصفة واحدة، مما يجعلها تعمل في تسلسل أو حتى في وقت واحد.
5. المخترع (مكتشف الأدوات الجديدة): ماذا لو لم تكن الأداة موجودة بعد؟ "مكتشف الأدوات" هو ذكاء اصطناعي مبدع يمكنه كتابة أدوات جديدة من الصفر بناءً على وصف بسيط مثل: "أحتاج إلى أداة تتنبأ بمدى سرعة ذوبان الدواء". هو يكتب الكود، ويختبره، ويضيفه إلى المكتبة.
6. المحرر (محسن الأدوات): أحياناً تكون تعليمات الأداة مربكة. يقوم "محسن الأدوات" بقراءة التعليمات، وتجربة الأداة، وإعادة كتابة الوصف لجعله أكثر وضوحاً، مما يضمن فهم الجميع لما تفعله الأداة بالضبط.

ما وجدته الورقة البحثية

اختبر الباحثون هذا النظام لمعرفة ما إذا كان يساعد حقاً العلماء الآليين. ووجدوا أنه عندما تم منح الوكلاء الآليين إمكانية الوصول إلى ToolUniverse، فقد أظهروا أداءً أفضل بكثير في المهام العلمية مقارنة بتركهم بدون هذه المنصة. كما تفوقوا على الوكلاء الآليين المتخصصين الآخرين الذين بُنيوا لوظيفة واحدة محددة فقط.

وتسلط الورقة الضوء على أن الأمر لا يتعلق فقط بامتلاك المزيد من الأدوات؛ بل يتعلق بامتلاك طريقة معيارية لاستخدامها. ولأن كل أداة في ToolUniverse تتحدث نفس "اللغة" (معيار التفاعل بين الذكاء الاصطناعي والأداة)، يمكن للذكاء الاصطناعي الانتقال بين تحليل الحمض النووي، أو التحقق من الهياكل الكيميائية، أو تشغيل عمليات المحاكاة دون الحاجة إلى إعادة برمجة.

كما تتضمن المنصة طبقة أمان. فقبل إضافة أي أداة جديدة إلى المكتبة، تمر بفحص "الإنسان في الحلقة" (human-in-the-loop). وهذا يعني أن خبيراً بشرياً يراجع الأداة للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح وآمن، مما يضمن عدم قيام الذكاء الاصطناعي بإجراء تجارب خطيرة عن طريق الخطأ.

لماذا يهم هذا؟

إن ToolUniverse يشبه إعطاء طفل صندوق أدوات كاملاً بدلاً من مجرد مطرقة. فهو يسمح للعلماء الآليين بالانتقال من مجرد القراءة عن العلم إلى فعل العلم حقاً. ومن خلال جعل آلاف الأدوات سهلة العثور والاستخدام، تساعد المنصة الباحثين على بناء مساعدين آليين يمكنهم التعامل مع تجارب معقدة متعددة الخطوات. ويشير المؤلفون إلى أنه مع نمو هذا النظام، يمكنه المساعدة في تسريع الاكتشافات في الطب والبيولوجيا والكيمياء، مما يجعل عملية البحث العلمي أسرع وأكثر سهولة في الوصول إليها.

وتخلص الورقة البحثية إلى أن ToolUniverse هي منصة مفتوحة، مما يعني أن أي شخص يمكنه إضافة أدواته الخاصة أو استخدام الأدوات الموجودة. لقد صُممت لتنمو مع المجتمع، لضمان أنه مع اختراع أدوات علمية جديدة، يمكن إضافتها فوراً إلى مجموعة أدوات الذكاء الاصطناعي، مما يبقي "العالم الآلي" على اطلاع دائم بأحدث المعارف البشرية.