Euclia: Μοντελοποίηση ως υπηρεσία προσανατολισμένη στις βιοεπιστήμες

Πώς συνδυάζεται ο αγγλικός όρος euclia που αποτελεί ένα είδος σαλιγκαριού με την λέξη “εύκλεια” που στα αρχαία ελληνικά έχει την έννοια της καλής φήμης; Την απάντηση δίνει μια ομάδα ερευνητών-μηχανικών της κοινότητας του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου που δραστηριοποιούνται στη Μονάδα Αυτόματης Ρύθμισης και Πληροφορικής της Σχολής Χημικών Μηχανικών, οι οποίοι ένωσαν τις δυνάμεις τους πρόσφατα για να ιδρύσουν την Euclia-τεχνοβλαστό του ΕΜΠ.

«Η έμπνευση για την επωνυμία euclia προήλθε από συνδυασμό διάφορων επιρροών και σκέψεων. Στην Αγγλική γλώσσα, euclia είναι ένα είδος θαλάσσιου σαλιγκαριού και συμβολίζει την περιβαλλοντική συνιστώσα των δραστηριοτήτων της εταιρείας μας. Στα αρχαία Ελληνικά, η λέξη “εύκλεια” έχει την έννοια της καλής φήμης που θέλουμε να μας χαρακτηρίζει, αλλά θυμίζει και την Ευκλείδεια γεωμετρία που προσέφερε τις βάσεις για την ανάπτυξη της σύγχρονης γεωμετρίας αλλά και πολλών κλάδων των μαθηματικών. Καθώς δραστηριοποιούμαστε στην περιοχή της τεχνητής νοημοσύνης, τα μαθηματικά αποτελούν το θεμέλιο για την ανάπτυξη των αλγορίθμων και των εργαλείων μοντελοποίησης της ομάδας μας. Προσπαθήσαμε λοιπόν με την επιλογή της συγκεκριμένης επωνυμίας να αναδείξουμε το εύρος των προβλημάτων στα οποία  μπορούν να δώσουν λύσεις οι εφαρμογές της εταιρίας μας», εξηγεί ο καθηγητής Χαράλαμπος Σαρίμβεης, ο οποίος είναι ο Επιστημονικός Διευθυντής της εταιρείας.

Όπως λέει ο ίδιος, η σκέψη για τη δημιουργία ενός τεχνοβλαστού στην περιοχή του Modelling As a Service (MaaS) που θα αξιοποιούσε εμπορικά τα εργαλεία που έχουν ήδη αναπτυχθεί μέσα από ερευνητικά προγράμματα υπήρχε εδώ και αρκετό καιρό. Η ομάδα πιστεύει ότι πλέον τα προϊόντα λογισμικού που αναπτύσσει έχουν φτάσει στον βαθμό ωριμότητας που επιτρέπει την εμπορική τους αξιοποίηση.

Αυτή η πεποίθησή της, βρήκε την καλύτερή της έκφραση στην Euclia-Ιδιωτική Κεφαλαιουχική Εταιρεία, η οποία θα ιδρυθεί το αμέσως επόμενο χρονικό διάστημα με έδρα στην Πολυτεχνειούπολη του Ζωγράφου από πέντε άτομα (ένα μέλος ΔΕΠ, ένα μέλος ΕΔΙΠ και 3 υποψήφιους διδάκτορες του ΕΜΠ), αποτελώντας την 3^η κατά σειρά spin-off του ΕΜΠ.

Υπηρεσίες Modelling as a Service – MaaS 

Σύμφωνα με τον κ. Σαρίμβεη, ειδικότερα, στις περιοχές του σχεδιασμού  φαρμάκων και υλικών, στις οποίες δραστηριοποιείται η ομάδα της spin-off, είναι εξαιρετικά περιορισμένες προς το παρόν οι διαθέσιμες ηλεκτρονικές πλατφόρμες που παρέχουν εξειδικευμένες, αλλά παράλληλα φιλικές προς τους χρήστες, υπηρεσίες τεχνητής νοημοσύνης, παρά το γεγονός ότι έχει διαπιστωθεί ότι οι τεχνολογίες αυτές μπορούν να δώσουν λύσεις στα σύγχρονα προβλήματα μεγάλης πολυπλοκότητας που  απασχολούν αυτές τις περιοχές. H Euclia φιλοδοξεί να δώσει μια ολοκληρωμένη λύση στις αναγνωρισμένες ανάγκες της αγοράς μέσα από την υπολογιστική πλατφόρμα Jaqpot.

«To Jaqpot είναι  ένα υπολογιστικό περιβάλλον που παρέχει υπηρεσίες ΜaaS, επιτρέποντας τη μεταφόρτωση, αποθήκευση, χρήση και διαμοιρασμό μοντέλων μέσω του διαδικτύου. Η μετατροπή ενός μοντέλου που τρέχει τοπικά σε διαδικτυακή εφαρμογή γίνεται με άμεσο τρόπο καθιστώντας εφικτή τόσο τη χρήση του μοντέλου μέσω του διαδικτύου, όσο και την ενσωμάτωσή του σε μεγαλύτερες υπολογιστικές ροές, διευρύνοντας έτσι τη διαλειτουργικότητά του», αναφέρει ο ίδιος, περιγράφοντας την αρχιτεκτονική του Jaqpot που ενσωματώνει όλες τις σύγχρονες τεχνικές ανάπτυξης λογισμικού: «Η πλατφόρμα διαθέτει χαρακτηριστικά νεφοεγγενούς αρχιτεκτονικής (cloud native architecture) και αποτελείται από ένα σύνολο διαδικτυακών υπηρεσιών (microservices) επιτρέποντας την καλύτερη δυνατή εμπειρία χρήστη καθώς και την εύκολη και γρήγορη προσαρμογή του λογισμικού, με ελάχιστο κόστος. Ταυτόχρονα δίνεται απάντηση τόσο στο πρόβλημα της επεκτασιμότητας (scalability) όσο και της βελτιστοποίησης του λογισμικού. Οι εγκαταστάσεις των απαιτούμενων υπηρεσιών μπορούν να πραγματοποιηθούν στο υπολογιστικό νέφος, αλλά και τοπικά σε δημόσιες ή ιδιωτικές υποδομές. Για την διασύνδεση της πλατφόρμας με άλλες εφαρμογές περιλαμβάνονται στις προσφερόμενες υπηρεσίες ειδικά πακέτα ανάπτυξης λογισμικού (Software Development Kits, SDKs)».

Τζακ ποτ στον κλάδο των βιοεπιστημών!

Η πλατφόρμα Jaqpot αποτελεί μια αναγνωρίσιμη πλατφόρμα υπηρεσιών cloud στις περιοχές της χημειοπληροφορικής, της νανοπληροφορικής και της φαρμαπληροφορικής. Μάλιστα κατά την ανάπτυξη και τη διαμόρφωσή της μέσα από την ευρεία συμμετοχή της σε ερευνητικά προγράμματα έχουν ενσωματωθεί  στις δυνατότητες του λογισμικού οι ιδιαιτερότητες και οι ανάγκες σε μοντελοποίηση αυτών των πεδίων.

«Μέσω του Jaqpot, προσφέρονται  τόσο γενικές υπηρεσίες MaaS, όσο και εξειδικευμένες υπηρεσίες στον κλάδο των βιοεπιστημών. Για παράδειγμα είναι δυνατή η ανάπτυξη μοντέλων μηχανικής μάθησης για την πρόβλεψη ιδιοτήτων υλικών και φαρμάκων αλλά και πιθανών ανεπιθύμητων συνεπειών στον άνθρωπο και το περιβάλλον. Η πλατφόρμα έχει  παρουσιαστεί σε μεγάλες εταιρείες του κλάδου αλλά και σε σημαντικούς ερευνητικούς οργανισμούς, που ξεπερνούν τα σύνορα της Ευρώπης, και έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον αποσπώντας θετικά σχόλια, αλλά και προτάσεις βελτίωσης, οι οποίες σε μεγάλο βαθμό έχουν ενσωματωθεί στο προσφερόμενο λογισμικό», περιγράφει ο καθηγητής.

Ένα βασικό στοιχείο που χαρακτηρίζει την πλατφόρμα Jaqpot είναι οι αυτοματοποιημένες διαδικασίες που προσφέρει για ανάπτυξη και διαμοιρασμό των μοντέλων. Τα παραγόμενα μοντέλα είναι διαθέσιμα μέσω προγραμματισμού διεπαφών (APIs) αλλά και φιλικών διεπαφών χρήστη που δημιουργούνται με αυτοματοποιημένο τρόπο περιλαμβάνοντας πλήθος μεταδεδομένων και υλικού τεκμηρίωσης , όπως πληροφορίες για τον αλγόριθμο ή τη ροή εργασιών που χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη του μοντέλου, τον ορισμό της περιοχής εφαρμογής του μοντέλου (domain of applicability), οντολογικές πληροφορίες για τις μεταβλητές που χρησιμοποιούνται στο μοντέλο κλπ.

«Βρισκόμαστε στην αιχμή των τεχνολογιών μηχανικής μάθησης καθώς έχουμε τη δυνατότητα ανάπτυξης μοντέλων που βασίζονται στις νέες τεχνικές μάθησης βάθους, συμπεριλαμβανομένων των τεχνολογιών μάθησης γράφων, που μοντελοποιούν με άριστο τρόπο τις χημικές δομές φαρμάκων και υλικών», λέει χαρακτηριστικά ο κ. Σαρίμβεης επισημαίνοντας πως η πλατφόρμα Jaqpot διαφοροποιείται από τον ανταγωνισμό στο γεγονός ότι μπορεί να ενσωματώσει ποικίλους τύπους μοντέλων.

Εκτός από υπηρεσίες μηχανικής μάθησης, η πλατφόρμα Jaqpot υποστηρίζει και βιοκινητικά μοντέλα, συστήματα διαφορικών εξισώσεων για την προσομοίωση της διασποράς χημικών ουσιών στο περιβάλλον αλλά και για τον ανθρώπινο οργανισμό, και υπολογιστικά εργαλεία για την αριστοποίηση και εξατομίκευση της δοσολογίας χορήγησης φαρμάκων σε ασθενείς.

Σύμφωνα με την ομάδα, αυτή ακριβώς η προτυποποίηση, η αυτοματοποίηση, η επεκτασιμότητα (scalability) και η δυνατότητα διασύνδεσης των εργαλείων που παρέχει η πλατφόρμα, μαζί με την εξειδίκευση στην ανάπτυξη εργαλείων χημειοπληροφορικής, νανοπληροφορικής και φαρμαπληροφορικής που ανταποκρίνονται στις ανάγκες και απαιτήσεις της βιομηχανίας των φαρμάκων και υλικών, είναι τα χαρακτηριστικά που κάνουν τη spin-off αυτή τη στιγμή να ξεχωρίζει σε επίπεδο ανταγωνισμού.

Ραγδαία ανάπτυξη υπηρεσιών στην περιοχή του MaaS

Οι εκτιμήσεις των αναλυτών συγκλίνουν σε προβλέψεις για ραγδαία ανάπτυξη υπηρεσιών στην περιοχή του MaaS τα επόμενα χρόνια, λόγω των ταχύτατων εξελίξεων της επιστήμης των δεδομένων, των αλγορίθμων μηχανικής μάθησης και της υψηλής διαθεσιμότητας υπολογιστικών υποδομών σε χαμηλό κόστος (είτε για αγορά είτε για ενοικίαση). «Με βάση μια σειρά από πρόσφατες έρευνες, ο προβλεπόμενος ετήσιος ρυθμός ανάπτυξης (CAGR) για το προσεχές μέλλον της αγοράς ανέρχεται σε 41% για την αγορά διαχείρισης μοντέλων Τεχνητής Νοημοσύνης  και στο 40% για την αγοράς Τεχνητής Νοημοσύνης για τη Φαρμακευτική Βιομηχανία. Θεωρούμε ότι τα υπολογιστικά εργαλεία της ομάδας μας που δίνουν λύσεις σε σύγχρονες προκλήσεις όπως για παράδειγμα η ανάπτυξη πλατφορμών τεχνητής νοημοσύνης για την φαρμακευτική έρευνα, και η εξειδίκευση σε συγκεκριμένες περιοχές και τεχνολογίες αιχμής, θα επιστρέψουν στην εταιρία να αποτελέσει μέρος αυτής της ταχείας ανάπτυξης, συμπληρώνει ο κ. Σαρίμβεης.

Σύμφωνα με τον ίδιο, ο βασικός ερευνητικός στόχος της εταιρείας είναι η αυτοματοποίηση και η υπολογιστική βελτιστοποίηση των διαδικασιών σχεδιασμού και ανάπτυξης νέων φαρμάκων και υλικών, που περιλαμβάνει τον προσδιορισμό των κατάλληλων χημικών δομών για την αριστοποίηση συγκεκριμένων ιδιοτήτων ή φαρμακευτικών στόχων, την καθοδήγηση των πειραματικών ή κλινικών δοκιμών και την προσομοίωση και ποσοτικοποίηση του αποτυπώματος που δημιουργεί η χρήση τους στο περιβάλλον. «Πιστεύουμε ότι το τεχνολογικό, επιστημονικό και επιχειρησιακό περιβάλλον στο οποίο κινούμαστε διαμορφώνει εξαιρετικές προϋποθέσεις εξέλιξης καθώς αναζητά λύσεις σε καίρια ζητήματα και προκλήσεις που απασχολούν την παγκόσμια κοινότητα,  και υποστηρίζεται χρηματοδοτικά από περισσότερα  από 1000 μεγάλα επενδυτικά σχήματα παγκοσμίως», καταλήγει ο Έλληνας ερευνητής.