La inteligencia artificial en las ciencias biológicas: construir la plataforma y hacer crecer el ecosistema

La inteligencia artificial (IA) evoluciona a una velocidad vertiginosa y está transformando las ciencias biológicas. Para las personas que esperan un medicamento nuevo o tener acceso a una atención médica superior, esta es una gran noticia. Para las empresas de tecnología, la demanda urgente de contar con innovación en IA presenta oportunidades extraordinarias. A la vez, plantea desafíos, como la seguridad, el sesgo de los datos y la accesibilidad, por nombrar algunos. Entonces, que digamos que la solución a estos desafíos es el desarrollo open source no debería sorprenderte.

El open source es mucho más que código abierto. Ese es el motivo por el cual Red Hat lanzó InstructLab, para garantizar que el perfeccionamiento de modelos y la creación de casos de uso para la IA generativa (gen AI) incorporen la transparencia, una comunidad heterogénea y una vía de acceso sencilla. También es el motivo por el que estamos plenamente comprometidos con impulsar una plataforma tecnológica en la que los investigadores del área, los ingenieros y los proveedores globales de hardware y software puedan colaborar para desarrollar nuevas herramientas y soluciones de IA y mejorar las que ya están en uso.

A través de la colaboración de muchos años entre Red Hat Research y la Mass Open Cloud Alliance (MOC-A), estamos construyendo un ecosistema que impulse los avances en ciencias biológicas con el poder de la IA a través del open source.  La  MOC-A es una colaboración entre universidades, organismos gubernamentales y líderes del sector para construir y mantener una nube abierta y brindar a los investigadores los recursos informáticos a los que, de otra forma, no podría acceder la mayoría, como CPU, GPU, almacenamiento, conjuntos de datos grandes y diversos, herramientas y modelos de IA, todo alojado en un centro de datos carbono neutral.

Prácticas de IA de código abierto concretas en las ciencias biológicas

En noviembre de 2024, Red Hat se unió a la Universidad de Boston, IBM Research, MOC-A y a otras instituciones de investigación para patrocinar un foro abierto sobre IA para el descubrimiento de fármacos, en el cual lanzamos el Grupo de trabajo de IA para el descubrimiento de fármacos de la AI Alliance. Descubrir y desarrollar un medicamento nuevo demora, en promedio, entre 10 y 15 años (lo que para los pacientes más graves bien podría ser toda una eternidad) y los costos se miden en miles de millones de dólares. Agilizar el descubrimiento de fármacos con IA tiene el potencial de cambiar vidas y, al mismo tiempo, reducir radicalmente los costos de atención médica.

Mediante el uso de Red Hat OpenShift AI en la MOC, creamos accesibilidad para que los participantes del foro pudieran probar e interactuar con modelos open source en un entorno fácil de usar por parte de los científicos del sector. Los investigadores crearon modelos, escalaron recursos y experimentaron con datos en el entorno de la MOC, diseñada para facilitar la transparencia. Una vez finalizado el evento, los investigadores seguían teniendo acceso a su trabajo y cualquier persona con una cuenta de la MOC podía seguir explorando y experimentando con los mismos modelos. La economía de escala hace posible democratizar la disponibilidad de potentes herramientas de investigación y tanto los investigadores como los desarrolladores (y, en última instancia, los propios pacientes) se benefician de una participación más extendida.

Sin embargo, este evento y las semillas de innovación que plantó no fueron algo casual. Se construyeron sobre la base consolidada y en evolución de la MOC-A, que no deja de cobrar mayor importancia a medida que los conceptos y las tecnologías de IA conquistan el universo de la investigación.

Generar las condiciones para impulsar la innovación

La alianza de Red Hat con la MOC-A es un componente vital de nuestra estrategia de aplicar el poder de la IA y el open source a los grandes desafíos de las ciencias biológicas. El desarrollo, la implementación y la adopción exitosos de soluciones de IA en este campo de alto riesgo requieren contar con accesibilidad, transparencia y escalabilidad.

Accesibilidad

¿Qué hace que una plataforma tecnológica sea utilizable? Depende del usuario. Los investigadores y los médicos deben enfocarse en aportar sus conocimientos específicos a problemas complejos, no en dominar el cuidado y la carga de datos de un modelo de IA. También deben trabajar de manera eficiente sin tener que cambiar de herramientas continuamente. Si una solución no hace que un usuario sea más productivo, no la adoptarán.

La accesibilidad también puede ser tan simple como la disponibilidad. Hoy en día, son pocos los hospitales de investigación nacionales y las compañías farmacéuticas líderes con fácil acceso a herramientas y plataformas de IA. Por otro lado, los investigadores de universidades y los hospitales regionales suelen verse limitados por la falta de recursos, ya sean activos informáticos, infraestructura o financiación.

Como el desarrollo open source insiste en incluir a todos los grupos de interés, hacemos partícipes a expertos del sector desde un principio, razón por lo cual sabemos que el resultado final les será útil. En el Red Hat Summit 2024, vimos un ejemplo contundente de este enfoque colaborativo. Ocurrió cuando Leigh Day, vicepresidente sénior y directora de marketing de Red Hat, y la Dra. Ellen Grant, directora del Centro de Neuroimagen Feto-Neonatal y Ciencias del Desarrollo del Boston Children's Hospital (BCH), analizaron cómo Red Hat OpenShift en la MOC se puede utilizar para reducir el tiempo de interpretación por parte de los radiólogos. Estos avances no se limitan a un solo hospital: los ingenieros de Red Hat y BCH han creado un sistema de autoaprovisionamiento que permite a usuarios de escasos recursos en cualquier parte del mundo implementar herramientas open source de análisis médico en cualquier dispositivo de edge, incluso en una Raspberry Pi.

Transparencia

La transparencia es fundamental para impulsar la adopción de la IA en las ciencias biológicas y las expectativas son altas. Los pacientes quieren saber cómo se utilizan y protegen sus datos y los investigadores quieren saber que los conjuntos de datos sean significativos y que los modelos sean relevantes. Nadie va a confiar en una caja negra y hermética en ámbitos en los que se toman decisiones de vida o muerte. ¿Se dedicarán los médicos clínicos a revisar códigos o modelos open source por su cuenta? La respuesta más probable es que no. Pero las herramientas que se pueden examinar, personalizar y hasta mejorar gracias a la colaboración pueden generar confianza de una forma que los sistemas cerrados no pueden.

Dicho esto, no se le puede entregar a alguien una solución totalmente desarrollada y decirle que es transparente, aun cuando sea de código abierto. Así como necesitamos que los grupos de interés del sector impulsen la facilidad de uso, también los necesitamos como una parte continua del proceso de desarrollo. Además, trabajar de este modo proporciona la flexibilidad que se necesita para resolver problemas específicos. Las soluciones comerciales universales no van a funcionar para todos los retos y flujos de trabajo que plantean las ciencias biológicas. Trabajar en un ecosistema open source permite adaptar las capacidades de un conjunto básico de herramientas a las necesidades de un usuario en particular y, cuando esas capacidades se vuelven a aportar a la comunidad, otras personas pueden desarrollar usándolas como punto de partida. Cuando se trabaja de manera transparente, las soluciones nuevas están impulsadas por las necesidades de los usuarios, no por una estrategia de productos enfocada únicamente en el resultado final. Algo de suma importancia para los casos de uso de las ciencias biológicas es que las innovaciones alcanzan la etapa de implementación a un ritmo acelerado que el software propietario sería incapaz de superar.

Escalabilidad

Afortunadamente, los días de escalar por el simple hecho de escalar han terminado. Por ejemplo, uno de los aprendizajes clave del entrenamiento previo es que el uso de conjuntos de datos y una infraestructura más pequeños puede generar mejores resultados más rápido para casos de uso específicos reales. ¿Qué quiere decir, entonces, cuando afirmamos que debemos escalar para desarrollar aplicaciones de IA para las ciencias biológicas al estilo open source?

En primer lugar, necesitamos economías de escala. El desarrollo y las cargas de trabajo de IA hacen un uso intensivo de recursos y, en muchas instituciones, los conjuntos de datos de calidad superior en las ciencias biológicas exceden las capacidades de la TI de investigación. Pero esos recursos no tienen por qué existir de forma aislada. Iniciativas como la MOC-A, que permiten compartir recursos, son capaces de proporcionar la escalabilidad que haga posible esa accesibilidad.

En segundo lugar, debemos estimular el poder colectivo. Sin propagación no hay democratización. Esto significa poner las herramientas en tantas manos y lugares como sea posible. Red Hat se compromete a respaldar el crecimiento de un ecosistema de usuarios, desarrolladores, proveedores de hardware y software, grupos del sector de las ciencias biológicas y organizaciones sin fines de lucro que abarque todas las disciplinas y catalice la colaboración necesaria para crear soluciones transformadoras a problemas hasta ahora insolubles.

Por último, un ecosistema próspero no acelerará solo la innovación y el descubrimiento. La colaboración con la industria, el gobierno y las instituciones de investigación también puede dar lugar a nuevas posibilidades y sembrar semillas para empresas emergentes. De este modo, se fomenta un círculo virtuoso que genera nuevas oportunidades, tanto para la investigación como para el crecimiento empresarial.

Creemos que es fundamental que los modelos y las herramientas open source de calidad superior dominen la IA en el área de las ciencias biológicas. Estamos orgullosos de que, a través de soluciones como Red Hat Enterprise Linux AI, Red Hat OpenShift y Red Hat OpenShift AI e iniciativas como la MOC-A, Red Hat esté ayudando a liderar la evolución de un ecosistema open source con el potencial de hacer todo esto posible.