Největší AI v biologii umí napsat DNA na objednávku

Na konci února zveřejnili vědci zatím největší model umělé inteligence (AI) zaměřený na biologii. Podle odborného časopisu Nature je model Evo 2 vyvinutý na Stanfordově univerzitě přelomový: dokáže totiž od základu napsat celé genetické kódy chromozomů i menších genomů. A to není zdaleka všechno: objasnit by mohl například příčiny výskytu rakoviny.

AI model pojmenovaný Evo 2 je vědcům plně k dispozici zdarma na tomto webovém rozhraní, ale navíc si ho mohou kompletně stáhnout, aby si ho mohli upravit pro své potřeby. Spolupracovala na něm i technologická společnost Nvidia, která poskytla čipy potřebné k výcviku tak komplexní umělé inteligence, a vědci z ústavu Arc Institute.

Vědci nejprve museli model natrénovat, „dát mu vzdělání v oboru“ tak, aby byl schopný dělat to, co má. Tento trénink probíhal tak, že ho naučili genomy (tedy kompletní genetické informace) 128 tisíc druhů – od těch nejmenších jednobuněčných bakterií až po člověka. Ovládl tak informace o tom, z čeho se skládá život na Zemi.

Díky tomu už umí napsat celé chromozomy, a dokonce i malé genomy – tedy menší organismy. Dokáže ale také pochopit existující DNA, včetně obtížně interpretovatelných „nekódujících“ variant genů, které jsou často spojeny s nemocemi.

„Těšíme se na to, jak vědci a inženýři vytvoří tento obchod s aplikacemi pro biologii,“ řekl Patrick Hsu, bioinženýr z Arc Institute a Kalifornské univerzity v Berkeley, na tiskové konferenci, kde Evo 2 představil. Současně je model popsaný v odborném časopise, ale vědci se zatím neodvažují odhadovat, co všechno by mohla tato AI jejich oboru přinést. „Budeme muset zjistit, jak obstojí v nezávislých srovnávacích testech,“ konstatoval počítačový genomik Anshul Kundaje ze Stanfordovy univerzity v Palo Alto.

Jazyk genů

Popsat všechny možné kombinace genetického kódu je pro člověka nemožné – je jich zkrátka příliš mnoho. Miliardy možností jsou nad schopnosti lidského mozku, ale ne těch silikonových, tedy AI. Modelů, které se pokoušejí předvídat struktury bílkovin a na tom základě navrhovat nové, je více. Známý je ESM3 vyvinutý bývalými zaměstnanci společnosti Meta. Nový Evo 2 je ale mnohem komplexnější a obsáhlejší.

Na rozdíl od starších modelů byl totiž Evo 2 vycvičen na mnohem komplexnějších datech. Je bohatější zejména o takzvanou nekódující DNA. To jsou části, které řídí, jak se geny aktivují.

Evoluce zakódovala biologickou informaci do DNA a podobné nukleové kyseliny RNA a vytvořila vzory, které systém Evo 2 dokáže rozpoznat a využít. „Stejně jako svět zanechal svůj otisk v jazyce internetu, který se používá k trénování velkých jazykových modelů, evoluce zanechala svůj otisk v biologických sekvencích,“ říká spoluautor práce Brian Hie ze Stanfordovy univerzity. „Tyto vzorce, zdokonalované po miliony let, obsahují signály o tom, jak molekuly fungují a vzájemně se ovlivňují.“

Načítání...

Naděje i obavy

Model podle autorů vykazuje dostatečnou univerzálnost pro identifikaci genetických změn, které mají významný vliv na lidský život. Například při testech s variantami genu BRCA1, který souvisí s rakovinou prsu, dosáhl model Evo 2 více než devadesátiprocentní přesnosti při předpovídání, které mutace jsou benigní a které potenciálně patogenní. To by mohlo ušetřit nespočet hodin a dolarů na výzkum potřebný k provádění pokusů na buňkách nebo zvířatech, protože by se tak daly najít genetické příčiny lidských onemocnění a dal by se urychlit vývoj nových léků.

Kromě genetické analýzy by Evo 2 mohl být užitečný i pro konstrukci nových biologických nástrojů nebo léčebných postupů. Například „pokud máte genovou terapii, kterou chcete zapnout pouze v neuronech, abyste se vyhnuli vedlejším účinkům, nebo pouze v jaterních buňkách, mohli byste navrhnout genetický prvek, který je přístupný pouze v těchto konkrétních buňkách,“ uvedli autoři. „Tato přesná kontrola by mohla pomoci vyvinout cílenější léčbu s menšími vedlejšími účinky.“

A co rizika? Nabízí se třeba možnost analyzovat jedy nebo patogeny, aby tak kdokoliv s přístupem k internetu vyrobil jejich vylepšenou variantu. Právě proto vědci s ohledem na tato potenciální etická a bezpečnostní rizika vyloučili ze základního souboru dat modelu Evo 2 patogeny, které infikují člověka a další složité organismy, a současně zajistili, aby model nevracel produktivní odpovědi na dotazy týkající se těchto patogenů.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Satelitní projekt ESA povede Univerzita Karlova

Nový projekt pražských geoinformatiků by měl pomoci ke vzniku generace expertů schopných pracovat s komplikovanými družicovými daty a využívat je pro vědu i praktický život.
před 4 hhodinami

Další roky budou rekordně horké, předpovídají meteorologové

Nová zpráva Světové meteorologické organizace (WMO) upozorňuje, že klimatická změna oteplující planetu pokračuje. V novém výhledu na příštích pět let agentura varuje před celou řadu nebezpečných jevů.
před 5 hhodinami

Francie investovala do diskreditace výzkumu svých jaderných testů

Francouzská Komise pro atomovou energii (CEA) utratila desetitisíce eur ve snaze znevěrohodnit výzkum, který odhalil, že Paříž podceňuje zničující vliv svých jaderných testů ve Francouzské Polynésii v 60. a 70. letech minulého století. Podle deníků Le Monde a The Guardian to naznačují dokumenty získané investigativní platformou Disclose. Stalo se tak jen několik dní předtím, než má svoji zprávu o testech předložit parlamentní vyšetřovací komise.
před 9 hhodinami

Kosmická loď Starship předčasně explodovala, Musk let označuje za úspěch

Společnost SpaceX miliardáře Elona Muska v úterý vyslala na devátý zkušební let svou kosmickou loď Starship, informují světové agentury. Největší a nejsilnější raketa na světě, měřící 123 metrů, odstartovala z kosmodromu v jižním Texasu v úterý v 18:35 místního času (01:35 SELČ). Zhruba po půl hodině nad ní ale SpaceX ztratila kontrolu.
před 9 hhodinami

Obraz, zvuk i hudba naráz. Rozlišit realitu od výtvorů AI je stále těžší

Modely umělé inteligence na generování videí jsou zase o krok dál, a lidé tak mají o něco menší šanci rozlišit realitu od výtvorů AI. Modely tvořící videa jsou již schopné pracovat zároveň s obrazem, zvukem i hudbou. Odborníci proto varují před větším šířením takzvaných deepfaků a dalšího závadného obsahu nebo kyberšikanou. Problém rozeznat některé umělé výtvory od skutečných záběrů už mají i experti.
před 12 hhodinami

Úsvit atomového věku začal Einsteinovým dopisem o Československu

Když se židovští vědci, kteří museli uprchnout před nacismem z Maďarska, dozvěděli, že Německo může získat nejsilnější zbraň na světě, rozhodli se konat.
před 12 hhodinami

Mladí Tchajwanci a Číňané se s duševními problémy obracejí na AI

Na Tchaj-wanu a v Číně se mladí lidé obracejí s duševními problémy spíše na umělou inteligenci (AI) než na psychoterapeuta, napsal server The Guardian. Je pro ně jednodušší mluvit o věcech, které je trápí, s chatbotem než s reálnými lidmi. Odborníci ale upozorňují, že AI stále nemůže nabídnout ucelenou odbornou pomoc.
včera v 11:30

Trump vytáhl proti univerzitám, ohrožuje jejich schopnosti a prestiž

Situace na univerzitách ve Spojených státech je v současnosti napjatá. Soud dočasně zablokoval rozhodnutí prezidenta Donalda Trumpa zakázat Harvardově univerzitě zapisovat zahraniční studenty, ale kroky šéfa Bílého domu přesto poškozují výzkumné instituce a mohou ohrozit jejich prestižní postavení.
včera v 10:39
Načítání...