Китайские исследователи создали лабораторию, в которой искусственный интеллект самостоятельно планирует эксперименты, управляет роботами и работает с ДНК. Во время самого продолжительного испытания система AutoDNA за восемь с половиной суток выполнила 11 382 операции, записала текст в молекулы ДНК и прочитала его обратно. Людям оставалось пополнять запасы реактивов, выносить отходы и помогать, когда оборудование выходило из строя.
Главная особенность AutoDNA в том, что учёному не нужно заранее расписывать каждое действие. Достаточно сформулировать задачу обычным языком, а дальше за работу берётся команда ИИ-агентов. Один изучает научные публикации и составляет план, другой переводит инструкции в команды для приборов, остальные следят за экспериментом, управляют роботами и проверяют результаты. Если возникает проблема, система пытается найти решение самостоятельно.
Для работы исследователи объединили более 20 типов лабораторного оборудования. Роботизированные манипуляторы переносят образцы между приборами, специальные устройства смешивают жидкости с реактивами, а другие установки создают, копируют и считывают молекулы ДНК. Обычно подобные операции требуют постоянного участия специалистов, поскольку приборы работают по разным программам, а малейшая ошибка может испортить образцы и свести на нет несколько часов работы.
Самой необычной проверкой стала попытка сохранить обычный текст внутри ДНК. Исследователи попросили лабораторию записать английскую фразу о способности интеллекта приспосабливаться к переменам. Сначала система преобразовала сообщение в последовательности из четырёх химических компонентов ДНК, обозначаемых буквами A, T, G и C. Затем роботы синтезировали 78 фрагментов ДНК, провели необходимые лабораторные процедуры и считали записанную информацию. Несмотря на отдельные ошибки в молекулярных последовательностях, исходную фразу удалось восстановить полностью.
Сам принцип хранения данных в ДНК известен давно. Вместо привычных нулей и единиц информация записывается с помощью четырёх компонентов молекулы, благодаря чему крошечный объём биологического материала теоретически способен вместить огромные массивы данных. Однако запись требует химического синтеза, а чтение специального оборудования, которое определяет порядок компонентов ДНК. В эксперименте с AutoDNA важнее оказался не объём сохранённого текста, а способность искусственного интеллекта самостоятельно организовать весь процесс от начала до конца.
Исследователи поручили лаборатории и другие задачи. Например, AutoDNA самостоятельно подбирала условия для синтеза ДНК, меняя время реакций и количество используемых веществ. После нескольких попыток система добилась среднего выхода 97,8% на каждом этапе добавления нового компонента ДНК, приблизившись к результатам опытных специалистов. А когда нейросетям разрешили выполнять несколько экспериментальных процедур одновременно, общая работа завершилась в 3,2 раза быстрее, чем при последовательном выполнении тех же операций.
Ещё одно испытание касалось исследования раковой опухоли. Искусственный интеллект проанализировал образец и обнаружил изменение G13D в гене KRAS, которое встречается при некоторых онкологических заболеваниях. Для дополнительной проверки AutoDNA самостоятельно разработала и изготовила короткие фрагменты ДНК, необходимые для анализа, после чего подтвердила мутацию. Результат совпал с ранее полученными клиническими данными, хотя до самостоятельной медицинской диагностики лаборатории пока далеко.
Без помощи людей обойтись всё же не получилось. За время испытаний оборудование допустило 14 ошибок, восемь из которых AutoDNA исправила самостоятельно. В остальных шести случаях потребовалось вмешательство специалистов. Сотрудникам также приходилось менять расходные материалы, добавлять реактивы и убирать отходы. Если запасы заканчивались, искусственный интеллект останавливал эксперимент и отправлял уведомление с просьбой пополнить необходимые материалы.
Пока AutoDNA умеет выполнять ограниченный набор лабораторных процедур. Сложные исследования с живыми клетками и животными системе ещё недоступны, а самостоятельное управление дорогостоящими приборами требует дополнительных мер безопасности. Авторы рассматривают возможность предварительно проверять команды нейросетей в виртуальной копии лаборатории, чтобы обнаруживать ошибки до запуска настоящего оборудования. Отдельная задача касается биобезопасности, поскольку автоматический синтез ДНК потребует строгого контроля за тем, какие молекулы разрешено создавать.
Разработчики рассчитывают, что со временем автономные лаборатории смогут брать на себя большую часть повторяющейся работы, освобождая учёных для поиска новых идей и анализа результатов. Пока искусственный интеллект не способен полностью заменить специалистов, но AutoDNA уже показала, что нейросетям можно поручить многодневный биологический эксперимент с тысячами физических операций. Человек задаёт научную задачу, а роботы самостоятельно проходят путь от плана до готового результата, обращаясь за помощью лишь тогда, когда собственных возможностей не хватает.