يُظهر OpenAI وGinkgo Bioworks كيف يمكن للذكاء الاصطناعي تسريع الاكتشافات العلمية

تشير التجارب المصممة بواسطة الذكاء الاصطناعي والتي تديرها الروبوتات إلى نهج جديد في علم الأحياء

بقلم ديني إليس بيشار حرره اريك سوليفان

يمكن لتقنية GPT الخاصة بشركة OpenAI تلخيص الأوراق البحثية وتقديم التنبؤات، لكن هل يمكنها إجراء أبحاث علمية؟ هل يمكنه توليد فرضيات، وتصميم التجارب، وتفسير النتائج، والتكرار؟ في الصيف الماضي، قرر الباحثون في OpenAI وGinkgo Bioworks، وهي شركة تصمم وتركب مختبرات مستقلة تديرها الروبوتات، اكتشاف ذلك.

على الرغم من أن أنظمة الذكاء الاصطناعي قد سجلت درجات عالية في الرياضيات والفيزياء وعلوم الكمبيوتر، إلا أنه من الصعب قياس علم الأحياء، كما تقول جوي جياو، التي تقود أبحاث علوم الحياة في OpenAI. “بالنسبة لشيء مثل “تصميم التجربة المثالية”، لا توجد إجابة صحيحة. وهذا ما نسميه بالمشكلة الصعبة: من الصعب إيجاد حل، ومن الصعب أيضًا التحقق منه”. أدى ذلك بالفريق إلى إجراء تجارب تصميم الذكاء الاصطناعي باستخدام بروتين الفلورسنت الأخضر الفائق (sfGFP)، وهو بروتين قنديل البحر مُصمم هندسيًا والذي يعد معيارًا شائعًا لأنه يوفر إشارة سريعة لا لبس فيها: فهو يتوهج باللون الأخضر.

في حين قدم GPT-5 من OpenAI التصاميم التجريبية، قدمت Ginkgo Bioworks ما يسميه مؤسسها المشارك ومديرها التنفيذي جيسون كيلي “Waymo” لعلم الأحياء: نظام مختبر آلي حيث يحدد الباحثون الهدف ويقوم الذكاء الاصطناعي بالقيادة. يمكن للمختبر الآلي المستقل معالجة التجارب بسرعة والعمل دون إشراف بشري مستمر.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

ركز الفريق تجربته على تخليق البروتين الخالي من الخلايا (CFPS)، وهي تقنية لإنتاج البروتينات بدون خلايا حية. ويعتمد التصنيع الحيوي التقليدي على الخلايا الحية المعدلة وراثيا لإنتاج أدوية مثل الأنسولين. يصنع CFPS البروتينات خارج الخلايا عن طريق تشغيل آلية صنع البروتين الخاصة بالخلية في خليط متحكم فيه.

تقول ريشما شيتي، الرئيس التنفيذي للعمليات والمؤسس المشارك لشركة Ginkgo Bioworks: “إنها إحدى أسرع الطرق لصنع البروتينات”. “لست بحاجة إلى استنساخ الحمض النووي الخاص بك، ووضعه في الخلية والانتظار حتى تنمو الخلية.” يمكن أن يكون لتحسين CFPS آثارًا كبيرة على المنتجات الطبية والأغذية والزراعية.

ومن المقر الرئيسي لشركة OpenAI في سان فرانسيسكو، كاليفورنيا، صممت GPT-5 تجارب وأرسلتها عبر البلاد إلى أنظمة Ginkgo Bioworks الروبوتية في بوسطن. ومع تكراره، قام GPT-5 بتحليل البيانات الواردة واقترح تجارب جديدة، والتي استغرقت حوالي ساعة لكل دورة. يقول شيتي: “في الوقت الذي يستغرقه الإنسان لتناول قهوته، والجلوس أمام جهاز الكمبيوتر الخاص به، وتسجيل الدخول، وإعداد كل شيء للقيام بالعمل، يمكن للنموذج أن يأخذ البيانات، ويحللها، ويقترح تجارب جديدة”.

يقول جياو: “في بداية هذا المشروع، لم أكن أعلم ما إذا كان بإمكاننا تصميم تجربة واحدة أم لا”. “أستطيع أن أتذكر عندما عادت النتائج التجريبية، كان رد الفعل من كلا الجانبين مثل، أوه، لقد صنعنا كمية غير صفرية من البروتين – وكان ذلك مفاجئًا إلى حد ما.”

وبعد شهرين وأكثر من 36000 اختبار لتركيبات التفاعل الفريدة، قلل النظام المعتمد على الذكاء الاصطناعي من تكلفة إنتاج البروتين بنحو 40% مقارنة بالمعيار الذي تم الإبلاغ عنه مسبقًا من مختبر المهندس الحيوي مايكل جيويت في جامعة ستانفورد. يقول جيويت، الذي نشر مختبره ورقته المعيارية الخاصة به الأسبوع الماضي في اتصالات الطبيعة. “كيف يمكننا تطوير الأدوية بشكل أسرع لتوفير العلاجات المنقذة للحياة للمرضى في وقت أقرب؟ أعتقد أن التكامل بين الذكاء الاصطناعي والمختبرات المستقلة هو أحد الطرق للقيام بذلك.”

أنتج التعاون بين OpenAI وGinkgo Bioworks أيضًا لحظة واحدة من الحداثة غير المتوقعة. يقول جياو إنه عندما منح الفريق GPT-5 إمكانية الوصول إلى كواشف جديدة، “حاول استخلاص أكبر عدد ممكن منها”. “لذا فإن ما فعله النموذج هو ضبط كمية الماء على قيمة سلبية.” من غير الممكن بدء تجربة بحجم سلبي من الماء. في المختبر، عندما رأى فنيو الروبوتات في Ginkgo Bioworks المشكلة، أجروا التجارب على أي حال بحجم إجمالي أكبر قليلاً من المحدد.

تركيبة التفاعل المحسنة بالذكاء الاصطناعي متاحة الآن تجاريًا. والأهم من ذلك، في الثاني من مارس، أطلقت Ginkgo Bioworks مختبر Ginkgo Cloud Lab، والذي يسمح للباحثين في أي مكان بتقديم التجارب إلى أنظمة المختبرات المستقلة بدءًا من 39 دولارًا فقط لكل تشغيل. وفي الوقت نفسه، تقوم وزارة الطاقة الأمريكية بتمويل مختبر مستقل يضم 97 روبوتًا في المختبر الوطني شمال غرب المحيط الهادئ في ولاية واشنطن. سيتم بناء المختبر بواسطة شركة Ginkgo Bioworks، ومن المقرر أن يبدأ تشغيله بحلول عام 2030. ويقول شيتي: “إن نماذج (الذكاء الاصطناعي) وحدها لن تكفي”. “أنت بحاجة إلى نماذج مقترنة بالمختبرات التي يمكنها إجراء التحقق التجريبي.”

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.