Kwantummachine leren, een opkomend veld dat machine learning en kwantumfysica combineert, is de focus van onderzoek om mogelijke behandelingen voor COVID-19 te ontdekken, volgens Penn State-onderzoekers onder leiding van Swaroop Ghosh, de Joseph R. en Janice M. Monkowski Career Development Assistant Professor of Electrical Engineering and Computer Science and Engineering. De onderzoekers zijn van mening dat deze methode sneller en zuiniger kan zijn dan de huidige methoden die worden gebruikt voor het ontdekken van geneesmiddelen.

Zaadfinanciering van de Penn State Huck Institutes of the Life Sciences, als onderdeel van hun snelle startfinanciering voor onderzoek aan de hele universiteit om COVID-19 aan te pakken, ondersteunt dit werk.

"Het ontdekken van een nieuw medicijn dat een ziekte kan genezen, is als het vinden van een speld in een hooiberg, ' zei Gosh.

Volgens Ghosh, het gebruik van de bestaande pijplijn voor het ontdekken van geneesmiddelen kan vijf tot tien jaar duren van het eerste idee tot de goedkeuring op de markt, en kost miljarden dollars.

"High-performance computing zoals supercomputers en kunstmatige intelligentie kunnen dit proces helpen versnellen door miljarden chemische verbindingen snel te screenen om relevante kandidaat-geneesmiddelen te vinden, " zei hij. "Deze aanpak werkt wanneer er voldoende chemische verbindingen beschikbaar zijn in de pijplijn, maar helaas geldt dit niet voor COVID-19. Dit project zal het leren van kwantummachines onderzoeken om nieuwe mogelijkheden voor het ontdekken van geneesmiddelen te ontsluiten door snel complexe verbindingen te genereren."

Ghosh en doctoraatsstudenten elektrotechniek Mahabubul Alam en Abdullah Ash Saki en doctoraalstudenten computerwetenschappen en techniek Junde Li en Ling Qiu hebben eerder gewerkt aan de ontwikkeling van een toolset voor het oplossen van bepaalde soorten problemen die bekend staan ​​als combinatorische optimalisatieproblemen, met behulp van kwantumcomputers. Het ontdekken van medicijnen valt in hetzelfde soort probleem als waar ze eerder aan werkten, waardoor het voor de onderzoekers mogelijk werd om te gaan zoeken naar een COVID-19-behandeling terwijl ze dezelfde toolset gebruikten die ze al hadden ontwikkeld.

"Kunstmatige intelligentie voor het ontdekken van medicijnen is een heel nieuw gebied, " Ghosh zei. "De grootste uitdaging is het vinden van een onbekende oplossing voor het probleem door gebruik te maken van technologieën die nog steeds in ontwikkeling zijn, dat wil zeggen, kwantumcomputing en kwantummachine learning. We zijn enthousiast over de vooruitzichten van kwantumcomputing om een ​​actueel kritiek probleem aan te pakken en ons steentje bij te dragen aan het oplossen van deze ernstige uitdaging."