人工智能用于设计全新病毒

# 人工智能被用于设计全新病毒 来源：https://www.bbc.com/news/articles/c5y3j3ngevmo Getty Images 这张图片是一张噬菌体的科学示意图。图中噬菌体落在灰色毛茸茸的表面上，拥有几何形状的头部、分节的尾部，以及从基部延伸出的多条细长腿状结构。病毒以醒目的红色呈现，与灰色背景形成鲜明对比。 Getty Images 这些人工智能模型接受了来自病毒、细菌、植物和人类的基因编码训练。 美国研究人员表示，人工智能已被用于设计全新病毒，这些病毒功能完整，并可在实验室中复制。 这是人工智能首次成功设计出完整的基因组。 由此产生的16种新型病毒被设计用于感染细菌，不会对人类构成威胁。 这一突破被科学界称为“非常重大的转折点”，可能为治疗疾病开启新时代。但专家也警告称，人工智能设计的病毒引发了“紧迫的”安全与安保担忧。 人工智能工具正在快速发展，并且已经被用于设计新型抗生素。 但与从头设计一种可存活的新病毒相比，这相对简单。 斯坦福大学助理教授布莱恩·希（Brian Hie）告诉BBC：“这是生成式人工智能可设计复杂性的下一步，这是生成式人工智能首次被用于设计完整基因组，它是一种可以在细胞内复制并具有其他功能的东西……这对我们来说是全新的领域。” 该技术的运作方式与大型语言模型（如ChatGPT）类似，后者可以预测文本序列。 在这个案例中，被称为Evo1和Evo2的人工智能模型预测的是生命的语言，而非文字。 这些人工智能模型接受了来自病毒、细菌、植物和人类的基因编码训练。 随后，它们被进一步优化，以产生一种被称为“噬菌体”的病毒类型，这种病毒只感染特定种类的细菌。 斯坦福大学 两个人一起在似乎是实验室或研究办公室环境中的一张桌子旁工作。大电脑显示器在深色背景下显示着彩色的三维分子或蛋白质结构模型，而桌上的一台笔记本电脑则显示着代码行或数据。一个人坐着使用笔记本电脑，另一个人则倾向屏幕，两人都专注于科学可视化图像。背景中可以看到实验室搁架和设备，暗示着这是一个生物医学、生物技术或计算研究环境。场景强调了使用基于计算机的分析和可视化工具来研究复杂生物结构。斯坦福大学 助理教授布莱恩·希（左，与一位同事合影）谈到他的工作时说：“这对我们来说是全新的领域。” 斯坦福大学的研究人员挑选了最有前景的302个AI设计，并在实验室中进行了合成。其中，16个被证明能有效杀死大肠杆菌。 实验室的博士生塞缪尔·金（Samuel King）表示，他们在凌晨时分意识到噬菌体起作用了。 噬菌体被放置在培养皿上，上面生长着一层细菌，科学家们等待着他们的新病毒享受盛宴的迹象。 金说：“我们开始看到这些清晰的斑点，那真是极其令人兴奋。”希回忆说，当研究结果分享给整个团队时，“房间里自发地爆发出掌声”。 开发新的噬菌体可能会带来治疗耐药性感染的新方法。 Getty Images 这张图片是一张噬菌体的科学示意图。图中噬菌体悬浮在带有纹理的表面上，拥有几何形状的头部、分节的尾部，以及从基部延伸出的多条细长腿状结构。病毒以亮红色、橙色和粉色呈现，与深蓝色背景形成鲜明对比。整个场景中散落着一些失焦的小颗粒，营造出一种微观环境的印象。构图强调了噬菌体不寻常的形状及其在风格化、放大的生物环境中的孤立感。Getty Images 噬菌体疗法被视为解决日益增多的、无法用抗生素治疗的细菌感染问题的潜在方案。 但这一突破也表明，人工智能有能力设计超越自然世界的新生物学——即所谓的合成生物学。 希认为，这有潜力通过开发新药物和疗法来“大幅改善人类健康”。 但也已有人担忧，同样的技术可能被恶意利用来制造新的疾病。 在发表于《科学》杂志的一项评论中，约翰斯·霍普金斯大学健康安全中心的托马斯·英格斯比博士和莫里茨·汉克博士写道，这些发现提出了“紧迫的生物安全和生物安保问题”。 他们表示，问题已不再是“生成式病毒基因组设计是否会出现”，而是它能否在“不造成严重危害”的前提下被使用。 例如，他们说，那些有可能致病的病毒“不应被研发”。 研究人员自己采取了措施以最大限度地提高安全性。他们将可能感染复杂生物的病毒排除在训练数据库之外，研究是针对噬菌体而非感染人类的病毒进行的，并且所有工作都在安全的实验室中进行。 希认为，即使现有的保障措施也能在很大程度上“确保这项技术被用于善途”。 ## 从计算机比特到原子 病毒并不是生命体，要让人工智能生成活的有机体还需要另一个巨大的飞跃。 噬菌体的基因编码长度约为5400个碱基对。一个活细胞的最小基因组大约有50万个碱基对。人类基因组则有30亿个碱基对。 希说，尝试制造一些简单的生物体“可能需要做很多工作，但并非不可能”，而且他们“绝对有兴趣朝着那个方向努力”。 西班牙庞培法布拉大学合成生物学实验室的马克·盖尔教授表示，这项研究是一个“非常重大的转折点”，因为“在历史上，我们第一次开始用计算机设计生物学”。 他说，这“让我们得以憧憬解决人类最大挑战的激动人心的可能性”，例如开发用于对抗疾病的噬菌体、用于治疗遗传疾病的酶，以及可用于免疫疗法的抗体。 曼彻斯特生物技术研究所合成基因组学教授蔡帕特里克表示，这项研究是一个“重要里程碑”。 “其意义远不止于噬菌体——它表明基因组语言模型已经开始学习进化所编码的设计原理，为AI辅助的基因组编写打开了大门。” 斯坦福大学 这张图片显示两个人在一个明亮、宽敞的办公室或研究环境中工作，环境中有大窗户和自然光。一个人坐在双显示器工作站前，另一个人站在旁边，指向其中一个屏幕上显示的详细分子或蛋白质结构。显示器上显示着科学可视化软件，一个屏幕显示复杂的三维生物模型，另一个屏幕则包含文字或数据。工作区周围可以看到各种桌面物品，包括水瓶、马克杯、电脑外设和盆栽植物。斯坦福大学