USDA యొక్క అగ్రికల్చరల్ రీసెర్చ్ సర్వీస్ (ARS) మరియు అయోవా స్టేట్ యూనివర్శిటీ (ISU) నుండి వచ్చిన ఒక కొత్త అధ్యయనం ప్రకారం, జంతు వ్యవసాయంలో ఆవుల వల్ల కలిగే ఎంటర్టిక్ మీథేన్ ఉద్గారాలను తగ్గించడానికి పరిష్కారాల అన్వేషణను వేగవంతం చేయడంలో జెనరేటివ్ ఆర్టిఫిషియల్ ఇంటెలిజెన్స్ (AI) సహాయపడుతుంది. US వ్యవసాయంలో శాతం మరియు మొత్తం US గ్రీన్‌హౌస్ వాయు ఉద్గారాలలో 3 శాతం.
“జంతువుల వ్యవసాయం నుండి మీథేన్ ఉద్గారాలను పరిష్కరించడానికి పరిష్కారాలను అభివృద్ధి చేయడం ఒక క్లిష్టమైన ప్రాధాన్యత. పర్యావరణాన్ని కాపాడే మరియు వ్యవసాయానికి మరింత స్థిరమైన భవిష్యత్తును ప్రోత్సహించే ఉద్గార తగ్గింపు లక్ష్యాలను సాధించడంలో పశువుల ఉత్పత్తిదారులకు సహాయం చేయడానికి మా శాస్త్రవేత్తలు వినూత్నమైన మరియు డేటా ఆధారిత వ్యూహాలను ఉపయోగిస్తూనే ఉన్నారు” అని చెప్పారు. ARS అడ్మినిస్ట్రేటర్ సైమన్ లియు.
ఈ వినూత్న పరిష్కారాలలో ఒకటి ఆవు కడుపులో మొదలవుతుంది, ఇక్కడ సూక్ష్మజీవులు ఎంటరిక్ కిణ్వ ప్రక్రియకు దోహదం చేస్తాయి మరియు సాధారణ జీర్ణక్రియ ప్రక్రియల్లో భాగంగా ఆవులు మీథేన్‌ను బెల్చ్ చేయడానికి కారణమవుతాయి. శాస్త్రవేత్తల బృందం మీథేన్ ఉద్గారాలను తగ్గించడంలో సహాయపడటానికి పరీక్షించగల ఆవు యొక్క నాలుగు కడుపు కంపార్ట్‌మెంట్లలో అతిపెద్దదైన రుమెన్‌లో మీథేన్ ఉత్పత్తిని నిరోధించగల సమ్మేళన అణువుల సమూహాన్ని కనుగొంది.
ప్రత్యేకించి, సముద్రపు పాచిలో సహజంగా లభించే బ్రోమోఫార్మ్ అనే ఒక అణువు, పశువులకు తినిపించినప్పుడు పశువుల ఎంటర్టిక్ మీథేన్ ఉత్పత్తిని 80-98 శాతం తగ్గించే లక్షణాలను ప్రదర్శించడానికి శాస్త్రీయ సమాజం గుర్తించింది. దురదృష్టవశాత్తు, బ్రోమోఫార్మ్ ఒక క్యాన్సర్ కారకంగా పిలువబడుతుంది, ఆహార భద్రత కారణాల కోసం పశువులలో దాని సంభావ్య వినియోగాన్ని పరిమితం చేస్తుంది. అందువల్ల, శాస్త్రవేత్తలు ఎంటర్టిక్ మీథేన్‌ను నిరోధించే సారూప్య సంభావ్యత కలిగిన అణువుల కోసం శోధించడం కొనసాగిస్తున్నారు. ఏదేమైనా, ఈ రకమైన పరిశోధన ముఖ్యంగా సమయం తీసుకునే మరియు ఖరీదైనదిగా ఉండే సవాళ్లను అందిస్తుంది.
ఈ సవాళ్లకు ప్రతిస్పందనగా, ARS లైవ్‌స్టాక్ న్యూట్రియంట్ మేనేజ్‌మెంట్ రీసెర్చ్ యూనిట్ మరియు ISU యొక్క డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ కెమికల్ అండ్ బయోలాజికల్ ఇంజనీరింగ్‌లోని శాస్త్రవేత్తల బృందం ఉత్పాదక AIని పెద్ద గణన నమూనాలతో కలిపి విషపూరితం లేకుండా అదే పనిని చేయగల బ్రోమోఫార్మ్ లాంటి అణువుల కోసం అన్వేషణను ప్రారంభించింది. .
“మునుపు పరిశోధించిన ఇన్హిబిటర్స్ (బ్రోమోఫార్మ్ వంటివి) యొక్క లక్షణాల ఆధారంగా నవల మీథేన్ ఇన్హిబిటర్లను గుర్తించడానికి మేము అధునాతన మాలిక్యులర్ సిమ్యులేషన్స్ మరియు AIని ఉపయోగిస్తున్నాము, అయితే అవి సురక్షితమైనవి, కొలవగలవి మరియు మీథేన్ ఉద్గారాలను నిరోధించే పెద్ద సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి” అని మాథ్యూ బెక్ చెప్పారు. పరిశోధన పూర్తయిన సమయంలో ARSతో పని చేస్తున్న పరిశోధన జంతు శాస్త్రవేత్త మరియు ఇప్పుడు టెక్సాస్ A&M విశ్వవిద్యాలయం యొక్క జంతు శాస్త్ర విభాగంలో ఉన్నారు. “అయోవా స్టేట్ యూనివర్శిటీ కంప్యూటర్ సిమ్యులేషన్ మరియు AI పనిలో అగ్రగామిగా ఉంది, అయితే ARS సమ్మేళనాలను గుర్తించడంలో మరియు వాటిని ఇన్ విట్రో (ప్రయోగశాల) మరియు వివో (ప్రత్యక్ష పశువుల) అధ్యయనాల కలయికను ఉపయోగించి సత్యాన్ని పరీక్షించడంలో ముందంజలో ఉంది.”
ఆవుల రుమెన్‌పై మునుపటి అధ్యయనాల నుండి సేకరించిన శాస్త్రీయ డేటాను కలిగి ఉన్న పబ్లిక్‌గా అందుబాటులో ఉన్న డేటాబేస్‌లు పెద్ద గణన నమూనాలను రూపొందించడానికి ఉపయోగించబడ్డాయి. AI, ఈ నమూనాలతో పాటు, అణువుల ప్రవర్తనను అంచనా వేయడానికి మరియు ప్రయోగశాలలో మరింత పరీక్షించదగిన వాటిని గుర్తించడానికి ఉపయోగించబడింది. ప్రయోగశాల పరీక్షల ఫలితాలు మరింత ఖచ్చితమైన అంచనాలను రూపొందించడానికి AI కోసం కంప్యూటర్ మోడల్‌లను ఫీడ్ చేస్తాయి, గ్రాఫ్ న్యూరల్ నెట్‌వర్క్ అని పిలువబడే ఫీడ్‌బ్యాక్ లూప్ ప్రక్రియను సృష్టిస్తుంది.
“మా గ్రాఫ్ న్యూరల్ నెట్‌వర్క్ అనేది మెషిన్ లెర్నింగ్ మోడల్, ఇది పరమాణువుల వివరాలను మరియు వాటిని కలిగి ఉన్న రసాయన బంధాలతో సహా అణువుల లక్షణాలను నేర్చుకుంటుంది, అదే సమయంలో అణువుల లక్షణాల గురించి ఉపయోగకరమైన సమాచారాన్ని ఉంచడం ద్వారా అవి ఎలా ప్రవర్తిస్తాయో అధ్యయనం చేయడంలో మాకు సహాయపడతాయి. ఆవు కడుపులో ఉంది” అని ISU అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్ రతుల్ చౌదరి అన్నారు. “ఆవు రుమెన్‌లో దాగి ఉన్న ఇతర యాభై వేల అణువులకు విరుద్ధంగా, మీథేన్ ఉత్పత్తిని చురుకుగా ఆపకుండా వాటిని విజయవంతంగా చేసే పనిని గుర్తించడానికి మేము వారి బయోకెమికల్ వేలిముద్రను అధ్యయనం చేసాము.”
“ఫంక్షనల్ మెథనోజెనిసిస్ ఇన్హిబిషన్ స్పేస్’ అని పిలుస్తున్న పదిహేను అణువులు ఒకదానికొకటి చాలా దగ్గరగా ఉన్నాయని ఈ అధ్యయనం విజయవంతంగా నిరూపించింది, అంటే అవి బ్రోమోఫార్మ్‌లోని అదే ఎంటర్టిక్ మీథేన్ ఇన్హిబిషన్ పొటెన్షియల్, కెమికల్ సారూప్యత మరియు సెల్ పారగమ్యతను కలిగి ఉన్నట్లు అనిపిస్తుంది” అని చౌదరి తెలిపారు. .
తెలిసిన అణువులు ప్రోటీన్లు మరియు రుమెన్ యొక్క సూక్ష్మజీవుల సంఘం రెండింటితో ఎలా సంకర్షణ చెందుతాయో అర్థం చేసుకోవడంలో AI ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుందని శాస్త్రవేత్తలు విశ్వసిస్తారు మరియు తద్వారా రుమెన్ మైక్రోబయోమ్‌లోని నవల అణువులు మరియు సంభావ్య కీలక పరస్పర చర్యలను కనుగొనవచ్చు. ఈ రకమైన ప్రిడిక్టివ్ మోడలింగ్ జంతు పోషకాహార నిపుణులకు ప్రత్యేకంగా సహాయపడుతుంది.
“ఎంటరిక్ మీథేన్ ఉద్గారాలను తగ్గించడానికి ప్రస్తుతం ఇతర ఆశాజనక వ్యూహాలు అందుబాటులో ఉన్నాయి, అయితే అందుబాటులో ఉన్న పరిష్కారాలు సాపేక్షంగా పరిమితంగా ఉన్నాయి” అని USDA-ARS రీసెర్చ్ లీడర్ జాసెక్ కోజీల్ అన్నారు. “అందుకే AIని ప్రయోగశాల పరిశోధనతో కలపడం, పునరుత్పాదక శుద్ధీకరణ ద్వారా, ఒక విలువైన శాస్త్రీయ సాధనం. AI పరిశోధనను వేగంగా ఫార్వార్డ్ చేయగలదు మరియు జంతు పోషకాహార నిపుణులు, పరిశోధకులు మరియు కంపెనీలు చాలా ప్రతిష్టాత్మకమైన వాటికి చేరువ కావడానికి అనుసరించే ఈ అనేక మార్గాలను వేగవంతం చేయగలదు. గ్రీన్‌హౌస్ వాయు ఉద్గారాలను పరిమితం చేయడం మరియు వాతావరణ మార్పులను తగ్గించడంలో సహాయం చేయడం లక్ష్యం.”
ఈ అధ్యయనం ప్రతి అణువు ఆధారంగా ఈ పరిశోధనను నిర్వహించడానికి మొత్తం గణన మరియు ద్రవ్య వ్యయ విచ్ఛిన్నతను కూడా అందిస్తుంది. ఈ పరిశోధన యొక్క సంభావ్య ఖర్చులు మరియు ఊహించదగిన ఆపదలను అంచనా వేయడానికి ఈ విశ్లేషణ నిర్వహించబడింది. ఈ రకమైన పరిశోధన పూర్తిగా ప్రయోగశాలలో జరిగేలా పెట్టుబడులపై నిర్ణయం తీసుకోవడాన్ని మార్గనిర్దేశం చేసేందుకు ఈ అంచనాను ఉపయోగించవచ్చు.
లో ప్రచురించబడిన పేపర్‌లో చౌదరి, బెక్ మరియు కోజీల్ సహ రచయితలు జంతు సరిహద్దులునాథన్ ఫ్రేజియర్ (ARS) మరియు లోగాన్ థాంప్సన్ (కాన్సాస్ స్టేట్ యూనివర్శిటీ)తో పాటు. ISU గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి మహమ్మద్ సాకిబ్ నూర్, గ్రాఫ్ న్యూరల్ నెట్‌వర్క్‌లను అభివృద్ధి చేయడానికి చౌదరితో కలిసి పనిచేస్తున్నాడు.
ది వ్యవసాయ పరిశోధన సేవ US డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ అగ్రికల్చర్ యొక్క చీఫ్ సైంటిఫిక్ ఇన్-హౌస్ రీసెర్చ్ ఏజెన్సీ. ప్రతిరోజూ, ARS అమెరికాను ప్రభావితం చేసే వ్యవసాయ సమస్యలకు పరిష్కారాలపై దృష్టి పెడుతుంది. US వ్యవసాయ పరిశోధనలో పెట్టుబడి పెట్టిన ప్రతి డాలర్ $20 ఆర్థిక ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.
