هوش مصنوعی ۱۶ ویروس جدید خلق کرد که هرگز در طبیعت وجود نداشتند

یک مدل هوش مصنوعی به تازگی ویروس‌های جدیدی را خلق کرده است که هرگز در طبیعت وجود نداشته‌اند. بر اساس گزارش نیویورک تایمز (New York Times)، محققان یک مدل هوش مصنوعی ژنومی را برای طراحی توالی‌های کامل دی‌ان‌ای (DNA) ویروس‌ها آموزش دادند، سپس نتایج را به صورت شیمیایی ساختند و زنده شدن برخی از آن‌ها را مشاهده کردند. از ۲۸۵ ژنوم ویروسی تولید شده توسط هوش مصنوعی که آزمایش شدند، ۱۶ مورد با موفقیت به عنوان ویروس‌های عملکردی مونتاژ شدند که قادر به آلوده کردن باکتری‌ها و تکثیر بودند.

در این مطالعه که در مجله ساینس (Science) منتشر شد، محققان دانشگاه استنفورد (Stanford University) و مؤسسه آرک (Arc Institute) مدل‌های هوش مصنوعی ژنومی به نام Evo را روی تریلیون‌ها نوکلئوتید - اجزای سازنده فردی دی‌ان‌ای (DNA) که در هر موجود زنده‌ای یافت می‌شوند - آموزش دادند و به آن اجازه دادند تا الگوهای آماری نحوه آرایش دی‌ان‌ای بیولوژیکی را بیاموزد. درست همانطور که یک مدل زبانی می‌آموزد چه ترکیبی از کلمات معمولاً معنا دارند، Evo نیز آموخت که چه ترکیبی از نوکلئوتیدها معمولاً توالی‌های معنادار بیولوژیکی تولید می‌کنند.

دانشمندان دهه‌هاست که در حال سنتز ویروس‌ها هستند، معمولاً برای مطالعه نحوه عملکرد آن‌ها و آزمایش داروهای ضد ویروس و واکسن‌ها. 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 درباره نحوه کنار هم قرار گرفتن پروتئین‌ها برای تشکیل یک ارگانیسم هستند - استفاده کرده و این داده‌ها را تکثیر و ویرایش می‌کنند.

هر ارگانیسم از نوکلئوتیدها و دی‌ان‌ای (DNA) تشکیل شده است. ژنوم دستورالعمل‌های دقیقی را ارائه می‌دهد که چگونه این اجزای سازنده برای ایجاد آن ارگانیسم خاص شکل می‌گیرند. ما می‌توانیم داده‌ها را کپی کرده و ارگانیسم را تکثیر کنیم که به آن شبیه‌سازی (Cloning) می‌گویند. با این حال، از آنجا که تریلیون‌ها ژنوم احتمالی وجود دارد، برای انسان‌ها از نظر آماری غیرممکن بوده است که به اندازه کافی آن‌ها را مطالعه کنند تا فرمول نحوه قرار گرفتن این اجزای سازنده توسط طبیعت برای تشکیل یک ارگانیسم را کشف کنند. اجزای سازنده شناخته شده بودند، اما فرمول آرایش 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 در قالب بیش از ۱۲۸,۰۰۰ توالی ژنتیکی استخراج‌شده از میلیون‌ها حیوان، گیاه، میکروب و ویروس، این مدل توانست الگوها را کشف کرده و از آن الگوها برای طراحی ژن‌های جدیدی استفاده کند که می‌توانند به سلول‌ها دستور دهند پروتئین‌های خاصی را بسازند. با استفاده از این الگو، دانشمندان خواستند ببینند آیا هوش مصنوعی می‌تواند طرح اولیه یک ارگانیسم جدید و ساده، مانند ویروسی که تنها حاوی چند هزار جزء سازنده است، ایجاد کند. به عنوان مقایسه، انسان‌ها حاوی بیش از سه میلیارد جزء هستند.

محققان سپس 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 صد سال است که مورد مطالعه قرار گرفته و مشخص است که فقط باکتری‌های ای‌کلای (E. coli) را مورد حمله قرار می‌دهد. پس از مطالعه ژنوم ویروس، این مدل ۷۰۰,۰۰۰ ژنوم بالقوه جدید را پیشنهاد داد که دانشمندان آن‌ها را به ۲۸۵ مورد تقلیل دادند. دانشمندان ارگانیسم‌های بالقوه را با استفاده از این دستورالعمل‌ها سنتز کردند که از میان آن‌ها ۱۶ مورد منجر به ویروس‌های زنده جدیدی شد که هرگز در طبیعت وجود نداشتند. مشابه خویشاوندشان یعنی Phi X-174، مشاهده شد که این ویروس‌ها به باکتری‌های ای‌کلای (E. coli) حمله کرده و تکثیر می‌شوند. مهم است توجه داشته باشیم که این ویروس‌های جدید شباهت زیادی به منبع اصلی دارند. اجزای سازنده تا حد زیادی یکسان هستند و تنها برخی جهش‌ها در نحوه آرایش آن‌ها رخ داده است.

کاربردهای بالقوه این مطالعه می‌تواند بسیار گسترده باشد. دانشمندان یکی از آن‌ها را از طریق یک آزمایش مقاومت نشان دادند. آن‌ها ابتدا سه سویه از باکتری ای‌کلای (E. coli) را تولید کردند که نسبت به ویروس طبیعی Phi X-174 مقاوم شده بودند. سپس محققان آن باکتری‌های مقاوم را در معرض ترکیباتی 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 ویروس‌های جدید برای انسان کاملاً بی‌خطر بوده‌اند و خاطرنشان کردند که تکرار همین نتایج روی پاتوژن‌های شناخته‌شده‌ای که انسان را تحت تأثیر قرار می‌دهند، داستان کاملاً متفاوتی خواهد بود. آن‌ها همچنین مراقب بودند که هوش مصنوعی را روی هیچ داده‌ای از ارگانیسم‌های شناخته‌شده‌ای که انسان را تحت تأثیر قرار می‌دهند، آموزش ندهند. با این حال، این مطالعه به طور ناخواسته نشان می‌دهد که کاربردهای بسیار خطرناک یک امکان‌پذیر هستند. کارشناسان نگرانند که چنین مطالعاتی بسیار جلوتر از محافظ‌ها و مقررات لازم حرکت کنند. هوش مصنوعی همچنین سابقه خارج شدن خودسرانه از کنترل را دارد. یک ایجنت اوپن‌ای‌آی (OpenAI) اخیراً از کنترل خارج شد و پلتفرم هاگینگ فیس (Hugging Face) را هک کرد.