Theo một báo cáo gần đây của BBC, một nhóm nghiên cứu từ ĐH Stanford đã công bố việc thiết kế thành công 16 loại virus có chức năng hoàn toàn mới nhờ sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI). Các loại virus do AI thiết kế này có khả năng tự sao chép trong môi trường phòng thí nghiệm, đánh dấu lần đầu tiên AI thiết kế thành công các bộ gen hoàn chỉnh. Các chuyên gia trong ngành cho rằng nghiên cứu này chứng minh AI hiện đã có khả năng thiết kế các hệ thống sinh học mới lạ không tồn tại trong tự nhiên, qua đó có thể hỗ trợ phát triển các loại thuốc và liệu pháp điều trị mới. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science.
Liệu khả năng thiết kế virus mới của AI có đồng nghĩa với việc nhân loại đang mở ra một "chiếc hộp Pandora" đe dọa an toàn sinh học? Nhóm nghiên cứu cho biết, họ đã loại bỏ dữ liệu về các loại virus gây hại cho con người khỏi tập dữ liệu huấn luyện AI. Do đó, về mặt lý thuyết, mô hình hiện tại không có khả năng tạo ra "vũ khí sinh học". Tuy nhiên, nhóm cũng cảnh báo rằng, thành tựu thiết kế virus mới bằng AI đặt ra những câu hỏi quan trọng liên quan đến an toàn sinh học, kiểm soát sinh học và an ninh sinh học. Các chuyên gia từ ĐH Johns Hopkins và ĐH Imperial College London đã cùng kêu gọi tăng cường các khuôn khổ pháp lý về an toàn sinh học.
AI thiết kế virus như thế nào?
Để hiểu được tầm quan trọng của bước đột phá này, trước hết cần hiểu cách AI thực hiện nó. Các mô hình AI được sử dụng trong nghiên cứu này có tên là Evo1 và Evo2. Brian Hie, một giáo sư trợ lý tại ĐH Stanford, giải thích với BBC rằng các mô hình này hoạt động tương tự như các mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) như ChatGPT. Trong khi các LLM dự đoán chuỗi văn bản, thì Evo1 và Evo2 lại dự đoán "ngôn ngữ của sự sống", đó là các trình tự DNA.
Nhóm nghiên cứu đã chọn ra 302 thiết kế hứa hẹn nhất do AI tạo ra và tổng hợp chúng trong phòng thí nghiệm. 16 trong số đó được xác nhận có khả năng tiêu diệt hiệu quả vi khuẩn E. coli (tác nhân gây tiêu chảy, ngộ độc thực phẩm, hoặc nhiễm trùng đường tiết niệu khi lây qua đường ăn uống hoặc vệ sinh kém).
Samuel King, một nghiên cứu sinh trong nhóm, kể lại với BBC khoảnh khắc họ nhận ra thí nghiệm đang đạt được bước đột phá: Các thể thực khuẩn (bacteriophage) được đặt trên đĩa Petri có chứa lớp vi khuẩn, và các nhà khoa học bắt đầu quan sát thấy những "vùng trong suốt" (clear spots), dấu hiệu cho thấy các loại virus mới thiết kế đang lây nhiễm và tiêu diệt vi khuẩn. "Điều này thực sự vô cùng phấn khích", King chia sẻ. Theo nhóm nghiên cứu, mô hình AI này được huấn luyện bằng mã di truyền từ virus, vi khuẩn, thực vật và con người, sau đó được tối ưu hóa để tạo ra các thể thực khuẩn (bacteriophage), loại virus chỉ lây nhiễm các chủng vi khuẩn cụ thể.
Việc tạo ra virus bằng AI mang lại ý nghĩa gì đối với sức khỏe con người?
Nhóm nghiên cứu tin rằng, việc phát triển các thể thực khuẩn mới có thể mở ra những phương thức điều trị mới cho các ca nhiễm trùng kháng kháng sinh. Trong một cuộc phỏng vấn, Brian Hie cho biết, công nghệ này có tiềm năng cải thiện đáng kể sức khỏe con người thông qua việc phát triển các loại thuốc và liệu pháp mới.
GS Marc Güell, Phòng thí nghiệm Sinh học Tổng hợp, ĐH Pompeu Fabra (Tây Ban Nha) chỉ ra rằng, điều này mở ra cơ hội ứng dụng công nghệ để giải quyết những thách thức lớn của nhân loại, chẳng hạn như phát triển thể thực khuẩn để chống lại bệnh tật, enzyme để điều trị rối loạn di truyền và kháng thể cho liệu pháp miễn dịch.
GS Patrick Cai, Trưởng bộ môn Genomics Tổng hợp, Viện Công nghệ Sinh học Manchester lưu ý rằng, ý nghĩa của nó không chỉ dừng lại ở các thể thực khuẩn. Nó chứng minh rằng, các mô hình ngôn ngữ bộ gen đang bắt đầu học được những nguyên tắc thiết kế được mã hóa bởi quá trình tiến hóa, từ đó mở đường cho việc viết bộ gen với sự hỗ trợ của AI.
