Еволюцията е опитвала различни варианти на живота в продължение на милиарди години, но изследователите решиха да не чакат повече природата. Новият проект AI BioDesign трябва да научи изкуствения интелект да създава протеини, гени и биологични системи, които никога не са съществували в природата, а след това да тества предложените конструкции в лабораторни условия.
Allen Institute, Университетът на Вашингтон и Fred Hutch Cancer Center стартираха съвместна програма на 3-ти септември. Изследователите изхождат от една проста идея: естествената еволюция е проучила само малка част от възможните комбинации на ДНК. Броят на потенциалните последователности е толкова голям, че по-голямата част от биологичното пространство може би никога не е попаднала под действието на естествения подбор.
Вместо да търси вече съществуващи молекули, AI BioDesign ще се опита да изследва неизследваните варианти с помощта на генеративни модели и мащабни експерименти. ИИ ще предлага нови биологични конструкции, лабораториите ще създават и тестват избраните варианти, а резултатите отново ще се връщат към моделите за следващия цикъл. Този подход трябва постепенно да замести значителна част от метода на пробите игрешките с по-предсказуемо биологично проектиране.
Ключовата идея на проекта не се състои просто в прилагането на ИИ към натрупаните геномни данни. Екипът възнамерява специално да създава нови последователности и биологични промени, да получава експериментални резултати и да използва получената информация като данни за обучение. По този начин ИИ моделът ще може да изучава не само известната природа, но и резултатите от експерименти с форми на биологията, предложени от самата система.
Крайната цел
Разработчиците посочват като крайна цел търсенето на правила, според които живите системи изграждат функциониращи молекули и клетки. Разбирането на подобни закономерности може да отвори пътя към нови лекарства срещу рака и невродегенеративните заболявания, към ензими за разграждане на пластмаса и към биологични изчислителни системи със значително по-ниска енергийна консумация в сравнение със съвременните силициеви чипове.
Сред по-конкретните направления изследователите посочват проектирането на клетки, способни да откриват и унищожават рака. Въпреки това AI BioDesign засега представлява изследователска програма, а не готова технология за лечение. Екипът трябва да докаже функционалността на предложените от ИИ конструкции в реални експерименти.
За работата си изследователите възнамеряват да използват няколко специализирани модели вместо една единствена универсална система. Масовите паралелни експерименти ще позволят едновременно да се проверяват множество биологични варианти, след което измерванията ще се превърнат в нов материал за обучение. Екипът планира да публикува открито моделите, наборите от данни, методите за анализ, реагентите и тестовете за други научни групи.
Новата биологияПроектът получи 95 млн. долара от Fund for Science and Technology. Финансирането ще обедини инфраструктурата на Allen Institute, изследванията в областта на синтетичната биология и геномиката на Университета във Вашингтон и експертизата на Fred Hutch Cancer Center в клетъчната биология, геномиката и разработването на методи за лечение.
Основната разлика между AI BioDesign и обичайното приложение на ИИ в биологията се състои в посоката на търсенето. Повечето съществуващи системи се обучават въз основа на молекули и геноми, възникнали в хода на еволюцията. Новият проект възнамерява да използва известната биология като отправна точка, след което алгоритмите ще започнат да предлагат жизнеспособни конструкции извън границите на естествения отбор. Успехът на програмата ще превърне изкуствения интелект от инструмент за анализ на живота в инструмент за проектиране на една съвсем нова биология, която еволюцията не е успяла да създаде.