هوش مصنوعی برای نخستین بار ویروس‌های کاملا جدید و قابل تکثیر طراحی کرد

پژوهشگران آمریکایی می‌گویند با استفاده از هوش مصنوعی موفق شده‌اند ویروس‌های کاملا جدیدی طراحی کنند که در آزمایشگاه عملکرد دارند و قادر به تکثیر هستند.

این نخستین بار است که هوش مصنوعی موفق به طراحی کامل ژنوم یک ویروس شده است.

در این پژوهش، ۱۶ ویروس جدید ساخته شد که باکتری‌ها را آلوده می‌کنند و هیچ تهدیدی برای انسان ندارند.

این دستاورد از سوی برخی دانشمندان «نقطه عطفی بسیار مهم» توصیف شده که می‌تواند راه را برای نسل تازه‌ای از درمان بیماری‌ها هموار کند. با این حال، کارشناسان هشدار داده‌اند که طراحی ویروس با هوش مصنوعی، پرسش‌های «فوری» درباره ایمنی زیستی و همچنین اخلاق علمی ایجاد می‌کند.

ابزارهای هوش مصنوعی در سال‌های اخیر پیشرفت سریعی داشته‌اند و پیش از این نیز برای طراحی آنتی‌بیوتیک‌های جدید به کار گرفته شده بودند، اما طراحی یک ویروس کاملا جدید و قابل تکثیر، به مراتب پیچیده‌تر است.

برایان های، استادیار دانشگاه استنفورد، به بی‌بی‌سی گفت: «این گام تازه‌ای در میزان پیچیدگی چیزهایی است که هوش مصنوعی مولد می‌تواند طراحی کند. برای نخستین بار، از هوش مصنوعی مولد برای طراحی یک ژنوم کامل استفاده شده است؛ چیزی که می‌تواند تکثیر شود و درون سلول‌ها عملکرد داشته باشد. این برای ما قلمرویی کاملا جدید بود.»

این فناوری مشابه مدل‌های زبانی بزرگی مانند چت‌جی‌پی‌تی عمل می‌کند که توالی واژه‌ها را پیش‌بینی می‌کنند. اما در این پژوهش، مدل‌های هوش مصنوعی موسوم به ای‌وی‌او۱ و ۲ (Evo1 و Evo2) به جای زبان انسان، «زبان حیات» یعنی توالی‌های ژنتیکی را پیش‌بینی می‌کنند.

این مدل‌ها با استفاده از داده‌های ژنتیکی ویروس‌ها، باکتری‌ها، گیاهان و انسان آموزش دیدند و سپس برای طراحی نوعی ویروس به نام باکتریوفاژ بهینه شدند؛ ویروس‌هایی که فقط گونه‌های مشخصی از باکتری‌ها را آلوده می‌کنند.

پژوهشگران دانشگاه استنفورد از میان ۳۰۲ طرح پیشنهادی هوش مصنوعی، نمونه‌های امیدوارکننده را در آزمایشگاه ساختند. در نهایت، ۱۶ ویروس توانستند باکتری «ای. کولی» را با موفقیت از بین ببرند.

ساموئل کینگ، دانشجوی دکتری این گروه، گفت نخستین نشانه‌های موفقیت آزمایش در ساعات اولیه بامداد ظاهر شد. ویروس‌ها روی ظرف‌های آزمایشگاهی حاوی باکتری قرار داده شدند و ایجاد نقاط شفاف روی سطح باکتری‌ها نشان داد که ویروس‌ها در حال نابودی آنها هستند.

او گفت: «وقتی این نقاط شفاف را دیدیم، هیجان‌زده شدیم.» برایان های نیز افزود که پس از اعلام نتایج به دیگر اعضای گروه، «همه حاضران خودبه‌خود شروع به تشویق کردند.»

دانشمندان امیدوارند توسعه باکتریوفاژهای جدید، راهی برای درمان عفونت‌هایی باشد که دیگر به آنتی‌بیوتیک‌ها پاسخ نمی‌دهند.

این دستاورد همچنین نشان می‌دهد که هوش مصنوعی اکنون می‌تواند اشکال جدیدی از زیست‌شناسی را فراتر از نمونه‌های موجود در طبیعت طراحی کند؛ حوزه‌ای که از آن با عنوان «زیست‌شناسی مصنوعی» یاد می‌شود.

برایان های معتقد است این فناوری می‌تواند «تحولی بزرگ در سلامت انسان» ایجاد کند و به توسعه داروها و درمان‌های نوین بینجامد.

در مقابل، برخی کارشناسان هشدار داده‌اند که همین فناوری ممکن است برای طراحی عوامل بیماری‌زای جدید مورد سوءاستفاده قرار گیرد.

توماس اینگلسبی و موریتس هانکه، از مرکز امنیت سلامت دانشگاه جانز هاپکینز، در یادداشتی که همزمان با انتشار این پژوهش در نشریه علمی ساینس منتشر شد، نوشتند این دستاورد «پرسش‌های فوری درباره ایمنی زیستی و امنیت زیستی» مطرح می‌کند.

آنها گفتند دیگر مسئله این نیست که آیا طراحی ژنوم ویروس با هوش مصنوعی ممکن خواهد شد یا نه، بلکه این است که آیا می‌توان از این فناوری بدون ایجاد خطرات جدی استفاده کرد.

به گفته این دو پژوهشگر، طراحی ویروس‌های جدیدی که توانایی ایجاد بیماری در انسان را داشته باشند «نباید دنبال شود.»

پژوهشگران استنفورد می‌گویند برای کاهش خطرات، ویروس‌هایی را که می‌توانند موجودات پیچیده، از جمله انسان، را آلوده کنند از داده‌های آموزشی حذف کردند، آزمایش‌ها را فقط روی باکتریوفاژها انجام دادند و همه مراحل پژوهش در آزمایشگاهی با استانداردهای ایمنی بالا انجام شد.

برایان های می‌گوید همین تدابیر می‌تواند تا حد زیادی اطمینان دهد که این فناوری در مسیر منافع عمومی به کار گرفته شود.

او همچنین تاکید کرد که هنوز فاصله زیادی میان طراحی ویروس‌ها و طراحی موجودات زنده وجود دارد. ژنوم این باکتریوفاژها حدود ۵۴۰۰ جفت‌باز است، در حالی که کوچک‌ترین سلول زنده شناخته‌شده حدود ۵۰۰ هزار جفت‌باز و ژنوم انسان حدود سه میلیارد جفت‌باز دارد.

او گفت طراحی موجودات زنده ساده «احتمالا به تلاش زیادی نیاز دارد، اما غیرممکن نیست» و گروه پژوهشی آنها علاقه‌مند است در آینده این مسیر را نیز بررسی کند.

مارک گوئل، استاد زیست‌شناسی مصنوعی دانشگاه پومپئو فابرا در اسپانیا، این پژوهش را «نقطه عطفی بسیار مهم» خواند و گفت: «برای نخستین بار در تاریخ، ما در حال طراحی زیست‌شناسی با رایانه هستیم.»

او افزود این فناوری می‌تواند راه را برای تولید باکتریوفاژهای درمانی، آنزیم‌های مورد استفاده در درمان بیماری‌های ژنتیکی و آنتی‌بادی‌های جدید برای ایمنی‌درمانی هموار کند.

پاتریک کای، رئیس بخش ژنومیک مصنوعی در موسسه زیست‌فناوری منچستر، نیز این پژوهش را «دستاوردی مهم» توصیف کرد و گفت اهمیت آن بسیار فراتر از باکتریوفاژها است، زیرا نشان می‌دهد مدل‌های زبانی ژنومی در حال یادگیری اصول طراحی نهفته در فرگشت هستند و این موضوع می‌تواند راه را برای نگارش ژنوم با کمک هوش مصنوعی باز کند.