ترجمه فارسی مقاله شرطی‌سازی سلسله مراتبی مدل‌های انتشار با استفاده از درخت زندگی برای مطالعه تکامل گونه‌ها

چکیده

A central problem in biology is to understand how organisms evolve and adapt to their environment by acquiring variations in the observable characteristics or traits of species across the tree of life. With the growing availability of large-scale image repositories in biology and recent advances in generative modeling, there is an opportunity to accelerate the discovery of evolutionary traits automatically from images. Toward this goal, we introduce Phylo-Diffusion, a novel framework for conditioning diffusion models with phylogenetic knowledge represented in the form of HIERarchical Embeddings (HIER-Embeds). We also propose two new experiments for perturbing the embedding space of Phylo-Diffusion: trait masking and trait swapping, inspired by counterpart experiments of gene knockout and gene editing/swapping. Our work represents a novel methodological advance in generative modeling to structure the embedding space of diffusion models using tree-based knowledge. Our work also opens a new chapter of research in evolutionary biology by using generative models to visualize evolutionary changes directly from images. We empirically demonstrate the usefulness of Phylo-Diffusion in capturing meaningful trait variations for fishes and birds, revealing novel insights about the biological mechanisms of their evolution.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

یک مشکل اصلی در زیست شناسی این است که درک کنید که چگونه ارگانیسم ها با دستیابی به تغییرات در خصوصیات قابل مشاهده یا صفات گونه ها در سراسر درخت زندگی ، با محیط خود تکامل می یابند.با در دسترس بودن در دسترس بودن مخازن تصویر در مقیاس بزرگ در زیست شناسی و پیشرفت های اخیر در مدل سازی تولیدی ، فرصتی برای تسریع در کشف صفات تکاملی به طور خودکار از تصاویر وجود دارد.به سمت این هدف ، ما فیلو-دیفوژن را معرفی می کنیم ، یک چارچوب جدید برای تهویه مدلهای انتشار با دانش فیلوژنتیک که به شکل تعبیه سلسله مراتبی (Hier-embeds) نشان داده شده است.ما همچنین دو آزمایش جدید را برای آشفتگی فضای تعبیه شده از فیلو-دیفیوژن پیشنهاد می کنیم: ماسک های صفت و تعویض صفت ، با الهام از آزمایش های همتای حذفی ژن و ویرایش/مبادله ژن.کار ما یک پیشرفت روش شناختی جدید در مدل سازی تولیدی برای ساختار فضای تعبیه مدلهای انتشار با استفاده از دانش مبتنی بر درخت است.کار ما همچنین فصل جدیدی از تحقیقات در زمینه زیست شناسی تکاملی را با استفاده از مدلهای تولیدی برای تجسم تغییرات تکاملی مستقیماً از تصاویر باز می کند.ما به طور تجربی سودمندی از فیلو را در گرفتن تغییرات صفت معنی دار برای ماهی ها و پرندگان نشان می دهیم ، و بینش جدیدی درباره مکانیسم های بیولوژیکی تکامل آنها آشکار می کنیم.