В китайской лаборатории, работающей в режиме самоуправления, достаточно простой команды, чтобы закодировать сообщения в ДНК и считать их.
В лаборатории молекулярной биологии, где исследователям приходится ловко обращаться с хрупкой стеклянной посудой, отбирать образцы пипетками и делать много других сложных порцедур, сказать, что у кого-то «хорошие руки», — это высокая похвала. Но в необычной генетической лаборатории Шанхайского университета в Китае команда роботов, управляемых искусственным интеллектом, разрабатывает и проводит эксперименты, практически не имея рук. Описанная на днях в журнале Nature лаборатория является одним из последних шагов на пути к созданию «самоуправляемых» лабораторий, точнее управляемых искусственным интеллектом с минимальным участием людей. Благодаря перемещению образцов роботизированными манипуляторами, шанхайская лаборатория может работать с более чем 20 типами приборов, выполнять тысячи операций в рамках одного проекта и проводить эксперименты, включающие синтез и секвенирование ДНК, а также другие задачи.
Эксперимент разрабатывается и выполняется от начала до конца командой агентов ИИ, следуя простым указаниям оператора-человека. После этого человеческие руки необходимы только для пополнения реагентов и обслуживания оборудования. Система, получившая название AutoDNA, примечательна как своей степенью автономности, так и тем, что она легко интегрирует разнообразное лабораторное оборудование. Специалисты связывают будущее науки с большим количеством подобных автономных лабораторий.
Лаборатории уже давно внедряют автоматизацию в свои рабочие процессы, используя машины для выполнения определенных аспектов экспериментальных протоколов, таких как смешивание и нагревание химикатов. Теперь некоторые исследователи надеются использовать все более совершенные инструменты искусственного интеллекта для создания самоуправляемых лабораторий, в которых система ИИ разрабатывает и выполняет сложные эксперименты, устраняет неполадки и корректирует протоколы, а также координирует деятельность всей лаборатории, заполненной разнородным оборудованием.
Разработка таких лабораторий для молекулярной биологии представляет собой сложную задачу из-за рабочих процессов в этой области, требующих разнообразного оборудования и высокой точности, говорит Хайбо Чен, специалист по информатике и соавтор статьи. «Во многих существующих системах для настройки приборов по-прежнему требуются специалисты-люди, — говорит он. — Искусственный интеллект в основном добавляется для обработки только одной части процесса». Чтобы создать более автономную лабораторию, Чен и его коллеги решили с самого начала проектировать ее с учетом возможностей ИИ, а не добавлять функции ИИ к уже существующей системе. Команда протестировала AutoDNA, поручив ей ряд задач, включая обнаружение связанной с раком мутации в образце ДНК. В другом эксперименте исследователи попросили систему закодировать словесное сообщение в ДНК, используя четыре нуклеотидных основания, обозначаемых как A, C, G и T. Они выбрали популярную цитату, которую часто ошибочно приписывают Стивену Хокингу: «Интеллект — это способность адаптироваться к изменениям».
Используя эту словесную задачу, команда попросила AutoDNA синтезировать ДНК, содержащую сообщение, а затем, используя отдельное оборудование, секвенировать генетический материал для подтверждения его содержимого. Эксперимент потребовал 11 382 операций, выполненных примерно за восемь дней. Люди тоже не остались в стороне: им пришлось пополнять буферы и пробирки для приборов, а также заправлять наконечники для пипеток. «Это лишь предвкушение того, что может стать возможным в будущем», — считает Решма Шетти, соучредитель и президент биотехнологической компании Ginkgo Bioworks (США), которая в феврале объявила о запуске автономной лаборатории в сотрудничестве с технологическим гигантом OpenAI. Она говорит, что ориентация AutoDNA на ДНК стала полезным подтверждением принципа, но задается вопросом, не возникнут ли у лаборатории трудности при необходимости интеграции и взаимодействия с другими сложными приборами, такими как масс-спектрометры, используемые для анализа белков.
Тем не менее, не все в восторге от высокой степени автономности AutoDNA. Так, специалист по синтетической биологии Джулиус Лакс опасается, что AutoDNA может не обеспечить достаточного контроля со стороны человека за своей деятельностью. «Вы запускаете эту операцию и затем она оказывается вне вашего контроля. Вы не можете отслеживать её ход», — говорит он. «Очень важно, чтобы человек был в курсе». Все эксперименты, описанные в статье, проводились с ДНК в растворе, без манипулирования клетками или организмами. Если бы AutoDNA использовалась для исследований с участием живых систем, Чен говорит, что лаборатории потребовался бы специальный план биобезопасности и защиты с дополнительными мерами, включая этапы получения разрешения от человека и возможность мониторинга и приостановки проводимых экспериментов.
