V zadnjih mesecih spremljamo hiter napredek umetne inteligence (AI – artificial inteligence) v obliki chatbotov in AI generatorjev slik. Večina nas na njih gleda kot odlično razvedrilo ali morda pripomoček pri pisanju seminarskih nalog. Vendar njihov potencial je veliko, veliko večji. Metoda globokega učenja (deep learning), ki jo uporablja AI, se nevarno bliža sposobnostim človeških možganov, v nekaterih pogledih pa jih je že davno presegla.
To je pred kratkim pokazal skupni projekt treh skupin znanstvenikov z University of California-San Francisco, University of California-Berkeley in podjetja Salesforce. Slednji so leta 2020 izdelali program za pisanje besedil. Zdaj so ga z združenimi močmi nadgradili v nekaj, kar lahko ustvari nove delujoče proteine, ki jih v naravi ni, temelji pa na principu chatbota oz. slovničnega AI.
Chatbot, ki izdeluje proteine
Proteini, podobno kot jezik, so sestavljeni iz manjših enot, imenovanih aminokisline. Te si lahko predstavljamo kot besede v stavku. Prav tako podobno kot jezik, se aminokisline združujejo v proteine po določenih pravilih, posledično pa je zgradba proteina (ali stavka) deloma predvidljiva. AI izurjen v branju, pisanju ali popravljanju besedil, lahko uporabi podoben princip za »razmišljanje« o proteinih.
Takšen program razume, katera aminokislina ima katero funkcijo in kako se različne kombinacije združujejo v nadaljnje funkcije. Znanstveniki lahko programu le povejo, kakšne lastnosti naj ima protein in AI ga izdela. Imenuje se ProGen in uspešno je prestal prvih nekaj testov.
Naučil se je ustvariti nikoli prej videne proteine
Znanstveniki so programu najprej dovedli informacije za 280 milijonov različnih proteinov in njihovih aminokislin ter ga pustili, da nekaj tednov premleva in se samouči. Nato so dodali še 56.000 zapisov proteinov in mu dovedli kontekstualne informacije o njih.
Do zdaj je program že izdelal milijon različnih zaporedij proteinov in izmed teh jih je bilo izbranih 100 za nadaljnje poskuse. Izbrani so bili glede na to, kako podobni so bili znanim proteinom iz narave in glede na to, kako »naravno« so bile aminokisline združene – kako dobro je AI upošteval »slovnico narave« grajenja proteionv.
Izmed stotih izbrancev so jih znanstveniki izdelali pet in jih primerjali z naravnimi. Šlo je za encime HEWL, ki jih najdemo v beljaku, mleku, človeških solzah in slini in nas ščitijo pred bakterijami in glivami. Dva izmed umetnih proteinov sta delovala tako dobro kot naravni HEWL, a to ni glavna zanimivost. Kljub temu, da sta imela isto funkcijo, sta si bila le 18 % podobna. In čeprav sta se odrezala enako dobro kot naravni proteini, sta bila le 70 in 90 % podobna kateremukoli znanemu proteinu. Ob nadaljnjih poskusih so znanstveniki ugotovili, da nekateri proteini delujejo tudi če so le 31,4 % podobni kakšnemu naravnemu proteinu.
AI je torej iz gore podatkov izluščil naravna pravila sestavljanja proteinov in tudi njihove funkcije. Ne le, da je sposoben izrisati katerikoli znan protein, ustvari lahko čisto svoje, nikoli prej videne delujoče proteine.
Ker so proteini gonilna sila vsega živega, je težko postaviti mejo môči te tehnologije. V prvi vrsti ob takšnih odkritjih napreduje medicina in zdravljenje najhujših bolezni kot sta rak ali poškodbe živčnega sistema. To pa je le začetek. Z manipulacijo proteinov lahko spreminjamo najbolj osnovne procese in le domišljija nas ustavlja pri tem. Izdelali bi lahko bakterije, ki jejo plastiko, ribe, ki lahko preživijo segrevanje oceana ali drevesa, ki bi čistila ozračje bolje kot cel deževni gozd. Do tja je še dolga pot, izkopanih bo še veliko dragih kovin, porabljene veliko elektrike in upajmo, da cena tehnološkega napredka ne prekaša njegovih koristi.
Novinar
