quarta-feira, 1 de novembro de 2017

Circuitos de DNA fazem computação biológica

Circuitos de DNA fazem computação biológica
Impressão artística das portas biológicas interconectadas. [Imagem: University of Washington]
Computação in vivo
Uma equipe de pesquisadores de biologia sintética demonstrou um novo método para processamento de informações digitais em células vivas, análogo às portas lógicas usadas nos circuitos eletrônicos.
Eles fabricaram um conjunto de genes sintéticos que funcionam nas células como portas NOR, comumente usadas em eletrônica, um circuito que recebe duas entradas e transmite um sinal positivo apenas se ambas as entradas forem negativas. Como se mostraram funcionalmente completas, essas portas NOR biológicas estão prontas para serem montadas em diferentes arranjos para compor circuitos de processamento de informações.
Tudo foi feito usando moléculas de DNA - em vez de componentes de silício e solda - e dentro de células de levedura. Os circuitos são os maiores já criados até hoje em células eucariontes, que, como as células humanas, contêm um núcleo e outras estruturas que permitem comportamentos complexos.
"Embora programas simples implementados em células nunca irão rivalizar com a velocidade ou a precisão da computação em silício, os programas genéticos podem interagir diretamente com o ambiente da célula," disse o professor Eric Klavins, da Universidade de Washington, nos EUA.
"Por exemplo, as células reprogramadas em um paciente poderiam tomar decisões terapêuticas direcionadas nos tecidos mais relevantes, evitando a necessidade de diagnósticos complexos e abordagens de amplo espectro para o tratamento," acrescentou o pesquisador, vislumbrando uma possibilidade futura ainda distante.
Circuitos de DNA fazem computação biológica
Com a integração alcançada, os circuitos podem começar a executar comportamentos realmente úteis. [Imagem: Miles W. Gander et al. - 10.1038/NCOMMS15459]
Computação biológica
Cada porta NOR celular consiste em um gene com três trechos programáveis de DNA - dois funcionam como entradas e o outro mostra o resultado. Os pesquisadores usaram uma tecnologia relativamente nova, conhecida como CRISPR-Cas9, para alvejar essas sequências de DNA específicas dentro de uma célula. A proteína Cas9 funciona como um porteiro molecular no circuito, sentado no DNA e determinando se uma porta específica estará ativa ou não.
Se uma porta estiver ativa, ela expressa um sinal que direciona a Cas9 para desativar outra porta dentro do circuito. Desta forma, é possível "ligar" as portas para criar programas lógicos na célula.
O que diferencia esse experimento dos anteriores, segundo a equipe, é a escala e a complexidade dos circuitos montados, que incluíram até sete portas NOR montadas em série ou em paralelo.
Nessas dimensões, os circuitos podem começar a executar comportamentos realmente úteis, com a possibilidade de obter informações de diferentes sensores ambientais e executar cálculos para decidir sobre a resposta correta.
Entre as aplicações imaginadas estão células imunes projetadas para sentir e responder a biomarcadores de câncer ou biossensores celulares que possam facilmente diagnosticar doenças infecciosas.

Bibliografia:

Digital logic circuits in yeast with CRISPR-dCas9 NOR gates
Miles W. Gander, Justin D. Vrana, William E. Voje, James M. Carothers, Eric Klavins
Nature Communications
Vol.: 8, Article number: 15459
DOI: 10.1038/NCOMMS15459

É assim que os fundos de cobertura usam inteligência artificial

Por Ben Dickson em 29/10/2017 no site The Cointelegraph

É assim que os fundos de cobertura usam inteligência artificial
Você deve permitir que um algoritmo de IA faça uma chamada de US $ 100 milhões em seu nome? Esse é um conceito que vários fundos de cobertura têm enfrentado há alguns anos. Como a inteligência artificial continua a provar sua eficiência em um número cada vez maior de campos, muitas empresas de investimento, nascentes e antigas, estão começando a se envolver em seu uso para tomar decisões comerciais — e elas estão dispostas a apostar grandes quantidades de dinheiro de seus clientes em isto.
Durante anos, os fundos de cobertura quantitativos utilizaram algoritmos computacionais para tomar decisões comerciais. No entanto, esses algoritmos foram conduzidos por modelos estáticos desenvolvidos e gerenciados por cientistas de dados e não eram adeptos em lidar com a volatilidade dos mercados financeiros. As decisões tomadas por esses algoritmos produziam resultados que eram geralmente inferiores aos praticados pelo critério humano.
Nos últimos anos, com o surgimento do aprendizado de máquina e do aprendizado profundo, os ramos da IA causaram um avanço na criação de software e estão impulsionando as inovações no comércio computacional.
Em contraste com os softwares tradicionais que dependem de regras predefinidas dadas pelos programadores, os algoritmos de aprendizagem de máquina funcionam analisando enormes quantidades de dados e definindo suas próprias regras com base nos padrões e conexões que eles encontram entre diferentes pontos de dados. O software de aprendizagem de máquina se atualiza de forma autônoma enquanto ingere novos dados.
Esta é a abordagem que ajudou a criar sistemas que sejam eficientes na análise do conteúdo das imagens e do vídeo, entendendo e traduzindo o contexto da linguagem falada e escrita, economizando energia, diagnosticando câncer e muito mais. Muitos acreditam que a mesma tecnologia pode transformar os mercados financeiros.

Empregando o aprendizado de máquina 

Vários fundos de cobertura de Wall Street se viram atraídos para as oportunidades que esses algoritmos de autoalteração podem fornecer quando aplicados ao comércio financeiro. Um exemplo é o Man Group, um dos maiores fundos de cobertura do mundo com US $ 96 bilhões sob gestão. Desde 2014, o Man vem usando algoritmos de aprendizado de máquina para tomar decisões comerciais autônomas no seu fundo AHL Dimension com resultados muito positivos.
Os engenheiros do Man estabeleceram parâmetros de limites para seus algoritmos ML, incluindo limites de exposição, classes de ativos e custos de negociação. Eles então fornecem os algoritmos com dados e deixam-nos descobrir padrões e correlações que passariam despercebidos para os analistas humanos. Os algoritmos ML comparam constantemente novos dados com padrões históricos e tentam adivinhar como as mudanças se desenvolverão no futuro. O homem está aplicando o modelo às decisões de comércio rápido, bem como as previsões educadas durante várias semanas no futuro.
A disponibilidade de recursos de dados e computação, os dois principais requisitos dos algoritmos de aprendizagem de máquina, são os principais fatores que permitem que o Grupo Man e outros fundos de cobertura empreguem IA em suas negociações. Hoje, os custos do poder de processamento diminuíram consideravelmente. O Man gerencia seu próprio enorme centro de dados em Londres. Outras empresas estão configurando centros de dados virtuais através de provedores da nuvem, como AmazonMicrosoft e Google.
Mais importante é a explosão na geração de dados e serviços on-line que aconteceu nos últimos anos. De acordo com o Deutsche Bank, há um bilhão de sites na Internet, com mais 100 milhões sendo adicionados a cada ano. Existem mais de 500 exabytes de dados, com mais de 90 por cento criados nos últimos dois anos. Incorporados neste oceano digital estão resmas de informações publicamente disponíveis, também chamadas de dados alternativos, que podem complementar dados financeiros e ajudar a melhorar as decisões comerciais.
Isso pode incluir uma ampla gama de tipos de dados, incluindo postagens de trabalho, discussões de redes sociais, imagens de satélite, transações de cartão de crédito e dados obtidos de dispositivos móveis. Esta informação permite aos analistas prever melhor como as ações serão realizadas.
No entanto, colecionar e ler através de toda essa informação não estruturada está além da capacidade dos analistas humanos. Dados alternativos deram origem ao seu próprio mercado, com vendedores escavando, limpando e vendendo esses dados para a comunidade de investimentos. Alguns fundos de cobertura estão gastando milhões de dólares para obter dados valiosos. De acordo com a empresa de consultoria Tabb Group, gastos em dados alternativos apenas nos EUA chegarão a US $ 400 milhões nos próximos cinco anos.
Os algoritmos de aprendizagem de máquinas fornecem o poder de trazer todos esses dados não estruturados à ordem. Na empresa de investimentos Point72, os algoritmos de visão por computador analisam imagens de satélites de estacionamento e as combinam com geolocalização de celular para informar sobre quantas pessoas estão visitando diversas lojas. Enquanto isso, os algoritmos de processamento de linguagem natural realizam análises de sentimentos em postagens de redes sociais e discussões em fóruns para ver de quais marcas os clientes estão reclamando.

Os desafios do negócio baseado em IA

Embora o aprendizado de máquinas seja muito promessor nas finanças e no comércio, ele ainda deve superar vários obstáculos nos próximos anos. Os céticos duvidam que qualquer coisa que não seja próxima do nível humano de IA será capaz de lidar com todos os parâmetros misteriosos que influenciam os mercados financeiros, como eventos de notícias, política, economia e outros eventos, como desastres naturais. No Man Group, o fundo AHL ganhou 15 por cento em três anos desde o engajamento em inteligência artificial, quase o dobro da média da indústria. Mas ainda está ficando para trás no S&P 500.
MLG
Ganhos de aprendizado de máquina - Como fundos de cobertura, estratégias de IA têm lutado para bate ro mercado de ações - Returnos de 2017 do YTD até june, retornos do índice S&P 500 são com dividendos reinvestidos. Fonte: Eurekahedge, Hedge Fund Research, Inc. e Bloomberg Imagem: Bloomberg
Os fundos de cobertura que empregam inteligência artificial também terão de superar os desafios inerentes à tecnologia. Isso inclui a falta de transparência. À medida que os algoritmos IA ingerem mais dados e se tornam mais sofisticados, os engenheiros que os criam acham mais e mais difícil explicar a mecânica por trás de suas funcionalidades. Isso pode se tornar um problema quando você precisar explicar aos seus clientes por que seu algoritmo tomou uma decisão errada em detrimento deles. O Man garante que analistas humanos examinem negócios incomuns antes de serem executados e está construindo ferramentas de autópsia que ajudem os engenheiros a investigar as decisões tomadas pelos algoritmos.
As empresas também precisam se preocupar com os dados que adquirem, pois podem envolver informações obtidas dos consumidores. Os algoritmos de aprendizagem de máquina geralmente correlacionam informações de maneiras que podem causar preocupações de privacidade.
O uso agressivo de grandes dados também ameaça empurrar fundos de cobertura para áreas em limbos legais. Embora o uso de dados acessíveis ao público não seja considerado como uso de informações privilegiadas, a definição de quais dados são considerados públicos e juridicamente seguros para usar em algoritmos não é muito clara.
No entanto, os defensores do aprendizado de máquina e da inteligência artificial não duvidam que os algoritmos sejam o futuro do comércio. Como Eric Schmidt, ex-CEO da Google e atual presidente executivo da Alphabet acredita, em 50 anos, nenhuma negociação será feita sem computadores que dissequem dados e sinais de mercado.