Apprentissage automatique quantique, un domaine émergent qui combine apprentissage automatique et physique quantique, est au centre de la recherche pour découvrir des traitements possibles pour COVID-19, selon les chercheurs de Penn State dirigés par Swaroop Ghosh, Joseph R. et Janice M. Monkowski, professeur adjoint en développement de carrière en génie électrique, en informatique et en génie. Les chercheurs pensent que cette méthode pourrait être plus rapide et plus économique que les méthodes actuelles utilisées pour la découverte de médicaments.

Financement initial des Penn State Huck Institutes of the Life Sciences, dans le cadre de leur financement d'amorçage à réponse rapide pour la recherche à travers l'Université pour lutter contre le COVID-19, soutient ce travail.

"Découvrir n'importe quel nouveau médicament qui peut guérir une maladie, c'est comme trouver une aiguille dans une botte de foin, " dit Gosh.

Selon Gosh, l'utilisation du pipeline de découverte de médicaments existant peut prendre de cinq à dix ans, de l'idée initiale à l'approbation du marché, et coûter des milliards de dollars.

« Le calcul haute performance comme les superordinateurs et l'intelligence artificielle peut aider à accélérer ce processus en criblant rapidement des milliards de composés chimiques pour trouver des candidats-médicaments pertinents, ", a-t-il déclaré. "Cette approche fonctionne lorsque suffisamment de composés chimiques sont disponibles dans le pipeline, mais malheureusement, ce n'est pas vrai pour COVID-19. Ce projet explorera l'apprentissage automatique quantique pour débloquer de nouvelles capacités dans la découverte de médicaments en générant rapidement des composés complexes. »

Ghosh et les doctorants en génie électrique Mahabubul Alam et Abdullah Ash Saki et les doctorants en informatique et en génie Junde Li et Ling Qiu ont précédemment travaillé sur le développement d'un ensemble d'outils pour résoudre des types particuliers de problèmes connus sous le nom de problèmes d'optimisation combinatoire, en utilisant l'informatique quantique. La découverte de médicaments relève du même type de problème que ceux sur lesquels ils ont travaillé auparavant, ce qui a permis aux chercheurs de pivoter vers la recherche d'un traitement COVID-19 tout en utilisant le même ensemble d'outils qu'ils avaient déjà développé.

« L'intelligence artificielle pour la découverte de médicaments est un domaine très nouveau, " a déclaré Ghosh. " Le plus grand défi est de trouver une solution inconnue au problème en utilisant des technologies qui évoluent encore, c'est-à-dire l'informatique quantique et l'apprentissage automatique quantique. Nous sommes enthousiasmés par les perspectives de l'informatique quantique pour résoudre un problème critique actuel et apporter notre contribution à la résolution de ce grave défi. »