Искусственный интеллект спроектировал вирус, ученый активировал его — и здесь история усложняется
Исследователи из Стэнфорда и института Arc спроектировали с помощью искусственного интеллекта генетический код бактериофагов — вирусов, атакующих бактерии, — и создали из них в лаборатории активные вирусы. Это достижение может помочь в разработке методов лечения бактерий, устойчивых к антибиотикам, однако эксперты предупреждают, что постоянно совершенствующаяся способность ИИ проектировать биологические системы вызывает неотложные вопросы безопасности и контроля.
До недавнего времени дискуссия вокруг искусственного интеллекта была сосредоточена в основном на том, что он способен писать, рисовать или вычислять. Теперь выясняется, что вопрос гораздо шире: может ли он проектировать вещи, которые будут функционировать в биологическом мире? Команда исследователей из Стэнфорда и института Arc сумела использовать искусственный интеллект для проектирования генетического кода бактериофагов — вирусов, атакующих бактерии, — а затем создать в лаборатории активные вирусы на основе этих проектов.
В исследовании, опубликованном на прошлой неделе в журнале Science, модели искусственного интеллекта создали сотни новых проектов фагов. Из 285 проектов, проверенных в лаборатории, 16 привели к созданию активных вирусов, которые смогли размножаться и атаковать бактерии кишечной палочки (E. coli). В дальнейшем исследователи показали, что комбинация некоторых из новых фагов смогла поразить также бактерии, развившие устойчивость к исходному фагу.
Чтобы понять, как искусственный интеллект может спроектировать вирус, нужно думать о ДНК как о языке. Профессор Ран Нир-Паз, эксперт по инфекционным заболеваниям в больнице «Хадасса» и клинический руководитель Израильского центра фаговой терапии, объясняет, что исследователи разработали модели, обученные на больших объемах генетических данных, которые научились распознавать правила и закономерности, по которым строятся и функционируют геномы.
«Как есть Claude и Gemini, которые способны с помощью обычного языка создавать предложения, абзацы или даже книги, исследователи разработали две модели, Evo 1 и Evo 2, чья задача — использовать язык ДНК и РНК», — объясняет он.
В текущем исследовании эта аналогия обретает реальный смысл: если языковые модели создают тексты разной длины, то здесь модели создают генетические последовательности разной длины и уровней сложности. «От коротких слов и предложений до длинных книг», — поясняет профессор Нир-Паз. «Длинная книга — это, скажем, обезьяна, человек или собака, а абзацы или короткие предложения — это бактериофаги, вирусы бактерий».
Когда компьютер начинает писать биологию
Идея проектирования биологических систем на компьютере не нова. По словам профессора Нир-Паза, одним из пионеров этой области был американский генетик Крейг Вентер, один из лидеров проекта по расшифровке генома человека. Около десяти лет назад, задолго до появления генеративных моделей ИИ, был совершен прорыв: создание бактерии с минимальным геномом, спроектированным на компьютере и построенным в лаборатории так, чтобы она могла делиться и размножаться.
«Их цель была похожа на то, что сделали сейчас: использовать знания, чтобы создать форму жизни, способную делиться самостоятельно, и наделить ее нужными свойствами», — отмечает эксперт. Что изменилось сегодня? В основном мощность вычислительных инструментов. Исследователи использовали технологии, напоминающие те, что стоят за языковыми моделями, чтобы учиться на огромных массивах данных.
По мнению профессора Нир-Паза, наиболее значительный вклад таких инструментов может заключаться в углублении нашего понимания биологии. «В геноме бактериофагов мы знаем роль примерно 40% генов и белков. Остальное остается загадкой», — говорит он. Модели, умеющие распознавать закономерности, могут помочь расшифровать эти тайны.
Темная сторона синтетической биологии
Этот страх находится сегодня в центре дискуссии. По мере того как модели становятся лучше в проектировании биологических систем, растет потенциал использования их не только для лечения, но и для создания систем со свойствами, которых не существовало ранее. Возникает вопрос: что происходит, когда эта способность направляется в опасные русла или выходит из-под контроля?
Профессор Таль Брош, директор отделения инфекционных заболеваний в больнице «Ассута Ашдод», подчеркивает, что в случае текущего исследования нет прямой опасности для людей, так как бактериофаги поражают только бактерии. Однако он предупреждает:
«Может быть злоупотребление или лабораторная авария, которая закончится тем, что возьмут вирус, бактерию или иное существо и заставят его стать более агрессивным, заразным или устойчивым к лечению и вакцинам».
Чтобы проиллюстрировать, насколько возможность воссоздания вирусов реальна, он упоминает оспу. Несколько лет назад группе исследователей удалось воссоздать в лаборатории вирус конской оспы, опираясь на его генетическую последовательность из интернета. «Это было сделано с помощью технологии, гораздо менее продвинутой, чем та, что существует сегодня», — описывает профессор Брош.
Опасение заключается в том, что ИИ сможет в будущем не только восстановить существующий вирус, но и помочь в поиске изменений, которые сделают его более смертоносным или устойчивым к вакцинам. Это поднимает сложный вопрос границ и регулирования науки. С одной стороны, нельзя ставить барьеры перед исследованиями, с другой — нельзя допустить, чтобы любая опасная идея стала исполнимой.
Несмотря на риски, те же инструменты могут дать медицине возможности, которых у нее не было раньше. Например, они могут помочь лучше предсказать мутации вирусов гриппа или коронавируса и спроектировать вакцины, защищающие от более широкого спектра штаммов. «Это большая история, скрывающаяся за новым исследованием. По мере того как эта способность улучшается, растет ответственность за то, чтобы она оставалась под контролем», — заключает профессор Брош.
