یک مدل هوش مصنوعی (AI) توانسته است ویروسهای جدیدی را خلق کند که هرگز در طبیعت وجود نداشتهاند. بر اساس گزارشی از نیویورک تایمز (New York Times)، محققان یک مدل هوش مصنوعی ژنومی را آموزش دادند تا توالیهای کامل DNA را برای ویروسها طراحی کند، سپس نتایج را به صورت شیمیایی ساختند و مشاهده کردند که برخی از آنها زنده شدند. از میان ۲۸۵ ژنوم ویروسی تولید شده توسط هوش مصنوعی که آزمایش شدند، ۱۶ مورد با موفقیت به ویروسهای کارآمدی تبدیل شدند که قادر به آلوده کردن باکتریها و تولید مثل هستند.
در این مطالعه که در نشریه ساینس (Science) منتشر شد، محققان دانشگاه استنفورد (Stanford University) و مؤسسه آرک (Arc Institute) مدلهای هوش مصنوعی ژنومی به نام Evo را بر روی تریلیونها نوکلئوتید - اجزای سازنده فردی DNA که در هر موجود زندهای یافت میشوند - آموزش دادند و به آن اجازه دادند الگوهای آماری نحوه آرایش DNA بیولوژیکی را بیاموزد. درست همانطور که یک مدل زبانی میآموزد کدام ترکیبات کلمات معمولاً منطقی هستند، Evo نیز آموخت که کدام ترکیبات نوکلئوتید تمایل دارند توالیهای معنادار بیولوژیکی تولید کنند.
دانشمندان دهههاست که در حال سنتز ویروسها هستند، معمولاً برای اینکه بررسی کنند آنها چگونه کار میکنند و داروهای ضد ویروس و واکسنها را آزمایش کنند. در این پروژهها، محققان معمولاً از توالی ژنتیکی یک ویروس از پیش موجود برای ساخت ویروسهای جدید استفاده میکنند. اساساً، آنها از ژنومهای موجود - دادههای توالی ژنتیکی که حاوی اطلاعاتی در مورد نحوه کنار هم قرار گرفتن پروتئینها برای تشکیل یک ارگانیسم است - استفاده کرده و این دادهها را تکثیر و ویرایش میکنند.
هر موجود زندهای از نوکلئوتیدها/DNA تشکیل شده است. ژنوم دستورالعملهایی را دقیقاً برای نحوه تشکیل این اجزای سازنده به منظور ایجاد آن ارگانیسم خاص فراهم میکند. ما میتوانیم دادهها را کپی کرده و ارگانیسم را تکثیر کنیم که به آن شبیهسازی یا کلونیسازی (Cloning) میگویند. با این حال، از آنجایی که تریلیونها ژنوم احتمالی وجود دارد، از نظر آماری برای انسان غیرممکن بوده است که به اندازه کافی آنها را مطالعه کند تا فرمول نحوه کنار هم گذاشتن این اجزای سازنده توسط طبیعت برای تشکیل یک ارگانیسم را بداند. این اجزا شناخته شده بودند، اما فرمول مرتبسازی آنها به گونهای که ژنهای زنده ایجاد کند، ناشناخته بود. تا به امروز.
پس از آموزش مدل هوش مصنوعی روی بیش از ۹ تریلیون نوکلئوتید دربرگیرنده بیش از ۱۲۸,۰۰۰ توالی ژنتیکی استخراج شده از میلیونها حیوان، گیاه، میکروب و ویروس، این مدل توانست الگوهایی را کشف کند و از آن الگوها برای طراحی ژنهای جدیدی استفاده کند که میتوانند به سلولها دستور دهند پروتئینهای خاصی بسازند. با استفاده از این الگو، دانشمندان خواستند ببینند آیا هوش مصنوعی میتواند طرحی برای یک ارگانیسم جدید و ساده، مانند ویروس حاوی تنها چند هزار جزء سازنده، ایجاد کند یا خیر. برای مقایسه، بدن انسان حاوی بیش از سه میلیارد جزء است.
سپس محققان مدل هوش مصنوعی Evo را روی ۱۱ ژن و ۵,۳۸۶ نوکلئوتید ویروس Phi X-174 و حدود ۱۵,۰۰۰ مورد از نزدیکترین خویشاوندان آن آموزش دادند. این ویروس به این دلیل انتخاب شد که بیش از یک قرن است مورد مطالعه قرار گرفته و مشخص است که فقط باکتریهای ایکولای (E. coli) را مورد حمله قرار میدهد. پس از مطالعه ژنوم این ویروس، این مدل ۷۰۰,۰۰۰ ژنوم بالقوه جدید پیشنهاد کرد که دانشمندان آنها را به ۲۸۵ مورد کاهش دادند. دانشمندان با استفاده از این دستورالعملها ارگانیسمهای بالقوه را سنتز کردند که از بین آنها ۱۶ مورد منجر به ویروسهای زنده جدیدی شد که هرگز در طبیعت وجود نداشتهاند. درست مانند خویشاوند خود، یعنی ویروس Phi X-174، مشاهده شد که این ویروسها به باکتریهای ایکولای حمله کرده و تولید مثل میکنند. ذکر این نکته حائز اهمیت است که ویروسهای جدید شباهت زیادی به منبع اصلی دارند. اجزای سازنده بسیار شبیه به هم هستند، با برخی جهشها در نحوه آرایش آنها.
کاربردهای بالقوه این مطالعه میتواند بسیار گسترده باشد. دانشمندان یکی از آنها را از طریق یک آزمایش مقاومت نشان دادند. آنها ابتدا سه سویه ایکولی ایجاد کردند که نسبت به ویروس طبیعی Phi X-174 مقاوم شده بودند. سپس محققان آن باکتریهای مقاوم را در معرض مخلوطهایی ساخته شده از فاژهای طراحیشده توسط هوش مصنوعی قرار دادند. آن جمعیتهای فاژ در طول آزمایش تکامل یافتند و در نهایت بر مقاومت در هر سه سویه باکتریایی غلبه کردند.
دانشمندان میگویند این ویروسهای جدید برای انسان کاملاً بیخطر بودند و خاطرنشان کردند که تکرار نتایج مشابه در پاتوژنهای شناختهشدهای که روی انسان تأثیر میگذارند، داستان کاملاً متفاوتی خواهد بود. آنها همچنین مراقب بودند که هوش مصنوعی را روی هیچگونه دادهای از ارگانیسمهای شناختهشدهای که روی انسان تأثیر میگذارند، آموزش ندهند. با این حال، این مطالعه ناخواسته نشان میدهد که کاربردهای بسیار خطرناک یک امکانپذیر است. کارشناسان نگرانند که چنین مطالعاتی فراتر از حفاظها و مقررات لازم حرکت میکنند. همچنین شناخته شده است که هوش مصنوعی گاهی به صورت مستقل از کنترل خارج میشود. یک ایجنت OpenAI اخیراً دچار سرکشی شد و هاگینگ فیس (Hugging Face) را هک کرد.