目前,虽然AI 大模型在加速疫苗研发并具备设计全新生物序列的能力已经得到证实,但是国外实验室科研人员也利用AI 大模型在受控环境下制造“新病毒”(噬菌体)最近已见报道。
美国斯坦福大学领衔的研究团队2026年8月6日在美国《科学》杂志上发表研究论文说,他们利用AI设计出了全新、具有完整功能并能够在实验室中复制的噬菌体。据研究团队介绍,他们使用基因组语言模型设计病毒。一般的AI大语言模型通过海量文本语料训练,基因组语言模型则是通过大量天然基因组的脱氧核糖核酸(DNA)序列进行训练,学会识别自然界中长期演化形成的DNA结构模式,并据此生成新的基因组。
在这项研究中,研究团队利用Evo 1和Evo 2两种基因组语言模型,以天然噬菌体Phi X-174为模板,生成了一批候选基因组,其中约300个被人工合成并在实验室进行测试,最终得到16株具有活性的噬菌体。这些噬菌体的基因组具有不同的DNA序列、结构以及适应性。
噬菌体是侵袭细菌的病毒。研究团队表示,之所以选择噬菌体作为研究对象,是因为其基因组较小、易于通过实验验证,同时广泛应用于分子生物学、微生物工程和医疗等领域。实验表明,由这些新型噬菌体组成的混合制剂,能够快速抑制一种已经对天然噬菌体具有耐药性的大肠杆菌。
研究团队由此认为,AI模型能够设计出与自然界中完全不同的噬菌体基因组,并具备预先设定的特征。有媒体和科学界人士认为,这项研究表明AI已经具备设计自然界所不存在的新型生物系统的能力,可能有助于开发新的药物和治疗方法,如治疗疾病的噬菌体、用于治疗遗传疾病的酶,以及可用于免疫疗法的抗体。同时,这项研究也引发AI是否会被用于设计和制造危险病原体的担忧。就此问题,《纽约时报》报道,研究人员之所以选择天然噬菌体Phi X-174为设计模板,一方面是因为科学家已经研究这种病毒近一个世纪,对它极为了解;另一方面,Phi X-174噬菌体只会感染大肠杆菌,因此可以认为与之类似的病毒相对安全。但研究团队也承认,研究“在生物安全、生物遏制和生物安保层面引发了值得考虑的重要问题”,呼吁其他开展全基因组设计的研究者“在整个项目周期咨询生物安全与生物安保领域的专业人士”。有国际专业人士指出,如今问题已经不再是“AI生成病毒基因组是否能够实现”,而是如何确保相关应用“不会造成严重危害”。他们呼吁,不研发任何具有潜在致病能力的病毒并通过立法加强监管。
病毒,从字义来讲就是“毒”,广泛分布在自然界中,可感染细菌、真菌、植物、动物和人,常引起宿主发病。但在许多情况下,病毒也可与宿主共存而不引起明显的疾病。
疫苗是病毒的克星,每次出现流行性病毒,在防护病毒传播的同时,疫苗研发开始紧锣密鼓进行中。
疫苗研发,一直都是“时间换命”的赛道。以往,一款疫苗从立项到上市,动辄十年二十年,中间要经历病毒测序、抗原设计、临床试验、审批等一大堆流程。可问题是,病毒可不会等你慢悠悠搞科研,它的变异速度远比人类想象快。如今,人类社会进入人工智能时代,AI已经成为人类助手。虽然疫苗关乎每一个身体健康,靠AI研制疫苗的却不现实,但是AI可以辅助医学科研人员加速研制疫苗。如:在筛选抗原方面,AI可在几秒至几分钟内分析病毒基因组或蛋白质序列,大大缩短临床研发周期;在筛选候选疫苗分子方面,传统靠实验一一验证,现在 AI 可以先做虚拟筛选,大大缩短试错时间。
人工智能核心要素是智能新算法。用智能新算法测试患者是否感染病毒,其本质是将核糖核酸(mRNA)检测技术的人工操作基本方法抽象出来,用智能新算法系统代替人工检测系统,把感染者核糖核酸(mRNA)指标数据作为测试患者是否感染病毒、候选疫苗的重要依据,促使平时发烧、咳嗽、呼吸困难等病毒症状上升到智能理论,感性认识上升到理性认识,大大提高检测速度,提高医务人员工作效率。
2019年,澳大利亚弗林德斯大学的研究团队已经研制出一种名为涡轮增压的流感疫苗,可以刺激人体免疫系统产生比普通疫苗更多的抗流感病毒抗体。研究人员设计了既能接受训练也能进行学习制造新药的名为Sam的智能新算法,为Sam设计人工智能程序,然后Sam就提出可能是一种有效佐剂的建议,然后研究人员进行了测试,果然有效。
新冠疫情期间,美国白宫和科技界联合发布了“新冠肺炎开放研究数据集”(CORD-19),寄希望于借助AI技术力量应对疫情防控、助力疫苗研发。据悉,该数据集包含与新冠肺炎、新冠病毒及冠状病毒组有关的29000多篇学术文献,其中超过13000篇是完整文献。这一数据集是迄今为止可用于数据和文本挖掘研究的最广泛的机器可读冠状病毒文献合集,将主要用于医学和机器学习等相关领域研究,帮助科研人员快速掌握成千上万篇文献的重点和精髓,探索新冠病毒感染肺炎的特点和规律。
2020年疫情期间,中国科技公司曾向科研机构免费开放AI算法平台与亿级计算资源,旨在助力病毒研究与疫苗研发。其原理在于,AI能够高效处理复杂的基因序列与蛋白质结构数据,加速候选疫苗的筛选与设计流程。
2020年7月9日至11日,2020世界人工智能大会在上海召开,以“云端”方式参加的国际嘉宾超过500位,其中马云、马化腾、马斯克、李彦宏等行业大咖就AI助力疫苗研发纷纷发表真知灼见,并认为:人工智能(AI)不仅是防控疫情的援兵,也是基于大数据的人工智能算法创新为疫苗药物研发提供支撑。百度董事长李彦宏说,AI算法将病毒全基因二级结构预测从55分钟缩短至27秒,智能测温方案有效降低公共场所工作人员感染风险。
在生命设计的深邃领域,AI正悄然开启一扇全新的大门。
2025年2月,诺贝尔奖得主大卫·贝克领导的团队在《科学》期刊发表里程碑成果,首次实现了AI“从零开始”设计具有复杂活性位点的丝氨酸水解酶。这项突破不仅标志着计算生物学向前迈出关键一步,更预示着人类在理解与创造生命催化机制方面进入了新纪元。
贝克团队开发了一种名为PLACER的机器学习网络,结合RFdiffusion蛋白质生成方法,成功构建出既能稳定折叠又能高效催化酯水解反应的全新酶分子。这些AI设计的酶,不仅展现出与天然酶相媲美的活性,更突破了自然演化的结构限制——研究中发现了5种自然界未曾存在的全新酶折叠方式,为这一古老酶家族注入了前所未有的结构多样性。
AI是一把双刃剑,既是治愈顽疾的利器也是悬顶的达摩克利斯之剑,既带来医疗突破也引发严峻的生物安全问题挑战 。
当AI展现出创造生命核心元件的能力,正在重塑生物技术的底层逻辑,使其更具预测性和设计性,能否安全落地取决于人类构建的治理护栏是否能同步跟上。病毒是世界的敌人,将来要防止AI辅助人类或独立制造的病毒从实验室走出,危害人类。
我们或许正在见证一场悄然发生的生物技术革命:不是改造生命,而是理解并延展生命演化的无限可能。(作者声明:此文仅代表个人观点)
参考文献:
1、魏岳江,AI助力抗疫疫苗研制?三剑客,2020年6月27日
2、魏岳江,曾经的“黑死病”阻击战为何能够永留青史?对当下有何启示?正知堂(三剑客),2020年1月28日
3、魏岳江,微信在疫情防控中发挥哪些作用,《新闻研究》,2020年第3期
4、魏岳江,人工智能在疫苗研发上作用可期,《科普时报》,2020年7月14日
5、魏岳江,今年世界人工智能云端峰会理论成果AI能助力疫苗研发,科研人员能下岗吗?国关外交学人,2020年7月11日
6、魏岳江,战疫黑科技,《兵工科技》,2020年第8期
7、魏岳江,医务钢铁侠来了,《解放军报》,2020年3月13日
8、魏岳江,机器人战“疫”百毒不侵 未来可否取代人类,中国军网-解放军报,2020年3月13日
9、魏岳江,用好新媒体打赢阻击战,《新闻采编》(核心期刊),2020年第1期10、魏岳江,慎防流行性传染病,《养生大世界》,2003年第7期
11、魏岳江,预防“非典”病两手都要硬,《祝您健康》,2003年第8期
12、魏岳江,人工智能在疫苗研发上作用可期,《科普时报》,2020年7月14日
13、魏岳江,智能战疫,《青少年科学探索》,2020年第7期
14、魏岳江,新媒体在应对突发公共卫生事件中运用,《新闻研究》,2021年第6期
15、魏岳江,讲述大数据AI战疫故事,《新闻研究》,2021年第6期
16、魏岳江,新媒体等数字科技在应急处置突发公共卫生事件中的运用,《生命与灾害》,2022年第1期
17、魏岳江,人工智能,让意念指挥战斗或成现实,《当代海军》,2023年第6期
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