قدمت Google DeepMind SynthID Bio، وهي عائلة جديدة من طرق وضع العلامات المائية التي تتضمن توقيعًا غير محسوس يمكن اكتشافه مباشرة في البروتينات المصممة بالذكاء الاصطناعي. تم الإعلان عن النظام في 30 سبتمبر، وهو يعمل على توسيع نطاق تقنية العلامات المائية SynthID الخاصة بالشركة - المستخدمة بالفعل لتسمية النصوص والصور والصوت والفيديو التي تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي - إلى البيولوجيا التركيبية، حيث تشمل المخاطر الأمن الحيوي وسلامة قواعد البيانات العلمية العامة.
على عكس العلامات المائية الرقمية، يجب على العلامة المائية البيولوجية أن تنجو من اختبار أكثر قسوة: يجب أن تظل قابلة للاكتشاف ليس فقط في مخرجات نموذج البرنامج، ولكن في البروتين المادي المركب نفسه. وفقًا لـ DeepMind، يقوم SynthID Bio بمسح هذا الشريط. في التجارب المعملية، احتفظت تصميمات البروتين ذات العلامة المائية بوظيفتها البيولوجية مع بقائها قابلة للتحقق، مما أدى إلى إنتاج ما تصفه الشركة بأنه أول رابط بروتيني ذو علامة مائية ووظيفي بيولوجيًا. تم تفصيل العمل في ورقة بحثية نشرت في مجلة Nature بعنوان "العلامة المائية التي تحافظ على الوظيفة للبروتينات المولدة بواسطة الذكاء الاصطناعي". لمزيد من السياق حول هذه القصة، راجع تغطية صناعة الذكاء الاصطناعي.
لماذا بيولوجيا العلامة المائية؟
أصبح الذكاء الاصطناعي التوليدي أداة حقيقية للبحث البيولوجي. وتشير شركة DeepMind إلى محفظتها الخاصة: AlphaFold للتنبؤ بهياكل البروتين، وAlphaProteo وProteinMPNN لتصميم بروتينات جديدة تمامًا، ومؤخرًا، أنظمة الذكاء الاصطناعي المستخدمة لتطوير العاثيات الجديدة - الفيروسات التي تصيب البكتيريا. لكن نفس الأدوات تخلق مخاطر جديدة.
وفقًا للإعلان، يمكن للتسلسلات الجديدة المصممة بواسطة الذكاء الاصطناعي تجاوز الفحص التقليدي لتخليق الحمض النووي، لأن القائمين على الفحص لم يعد بإمكانهم افتراض أن التسلسل غير المألوف ينتمي إلى بعض الكائنات الطبيعية غير المكتشفة. وبشكل منفصل، فإن الهياكل الاصطناعية ثلاثية الأبعاد ذات العلامات الخاطئة تخاطر بتلويث قواعد البيانات العامة وتضليل الأبحاث النهائية. تشترك كلتا المشكلتين في سبب جذري: لا يستطيع أحد حاليًا إثبات مصدر تصميم بيولوجي معين.
طريقتان للعلامة المائية وهدف واحد
يقوم SynthID Bio بتكييف تقنيته مع نوع البيانات. بالنسبة لتسلسلات البروتين، فإنه يوجه بمهارة اختيار الأحماض الأمينية أثناء إنشاء التسلسل، مع تضمين إشارة إحصائية يمكن لأدوات الكشف التقاطها. بالنسبة للهياكل ثلاثية الأبعاد المتوقعة، فإنه يقوم بإجراء تعديلات صغيرة على الإحداثيات الذرية التي تحمل توقيعًا يمكن اكتشافه.
أقوى الأدلة تأتي من التحقق من صحة المختبر الرطب. من خلال العمل مع إصدار SynthID Bio الممكّن من ProteinMPNN جنبًا إلى جنب مع طريقة تصميم الموثق AlphaProteo من DeepMind، وضع الباحثون علامات مائية على التصاميم التي تستهدف ثلاثة بروتينات: VEGF-A، ومجال ربط مستقبلات بروتين SARS-CoV-2، وPD-L1. تطابقت التصميمات ذات العلامات المائية مع نظيراتها التي لا تحمل علامات مائية في معدل الإصابة، وتقارب الارتباط المُقاس بالدينار الكويتي، وتنوع التسلسل الطبيعي. وبعبارة أخرى، فإن العلامة المائية لم تقلل من قدرة الجزيئات على القيام بعملها.
بالنسبة لطي البروتين، اتخذت DeepMind طريقًا مختلفًا: حيث قام الفريق بضبط جزء من شبكة الانتشار الخاصة بـ AlphaFold 3 بحيث يتم دمج القدرة على وضع العلامة المائية مباشرة في أوزان النموذج. وهذا يعني أن كل بنية متوقعة تحمل توقيعًا يمكن اكتشافه بغض النظر عمن يدير النموذج، في حين تفيد الشركة أن هذا النهج يحافظ على دقة تنبؤ AlphaFold 3، ويوفر إمكانية اكتشاف شبه مثالية، ويصمد أمام الضوضاء الرقمية أو تغييرات الإحداثيات الطفيفة.
طبقة جديدة في دفاع الأمن الحيوي عن "الجبنة السويسرية".
تقوم DeepMind بتأطير SynthID Bio كطبقة واحدة في نموذج الأمن الحيوي متعدد الطبقات - نهج "الجبن السويسري"، حيث تغطي كل ضمانات مستقلة متعددة النقاط العمياء للآخرين. يقع فحص تخليق الحمض النووي في الخطوط الأمامية: تحويل تصميم البروتين الرقمي إلى جزيء مادي يتطلب طلب الحمض النووي من موفري التوليف، الذين يقومون بفحص الطلبات مقابل قواعد بيانات التهديدات المعروفة. قد يتطلب التحقق من أمر غير مألوف اليوم مراجعة يدوية شاملة مما يعطل البحث المشروع. توفر العلامة المائية المضمنة لمقدمي الخدمات إشارة تلقائية تفيد بأن الطلب نشأ من نموذج موثوق به مزود بوسائل حماية مدمجة.
وقد ردد خبراء مستقلون نقلاً عن DeepMind هذا الإطار. وقالت سارة كارتر، خبيرة سياسة الأمن البيولوجي ومديرة شركة Science Policy Consulting: "إن SynthID Bio جزء مهم من اللغز لتتبع مصدر التصاميم البيولوجية"، مضيفة أن العلامات المائية تتيح للمطورين قيادة عملية السلامة وتسمح لمقدمي التوليف بتبسيط عملية الفحص. جيمس ديجانز، نائب رئيس السياسة والأمن الحيوي في Twist Bioscience، الذي قدم تعليقات مبكرة على الورقة، وصف العلامات المائية بأنها "إضافة جديدة واعدة إلى مجموعة أدوات الأمن البيولوجي" التي يمكن أن تركز التدقيق على التسلسلات التي تتطلب مراجعة أوثق.
ويمكن لإشارة المصدر نفسها أن تحمي المستودعات العلمية المفتوحة، مثل بنك بيانات البروتين، وUniProt، وGenBank، التي تقبل التقديمات العامة. مع تراكم البيولوجيا الناتجة عن الذكاء الاصطناعي، يمكن لـ SynthID Bio تحديد الإدخالات الاصطناعية أو التحقق منها قبل أن تلوث السجل الذي يعتمد عليه الباحثون الآخرون - وقرارات الأمن البيولوجي.
الحدود، وما سيأتي بعد ذلك
إن DeepMind صريحة في أن النظام ليس مقاومًا للتلاعب. يتم إدراج جعل العلامة المائية قوية ضد الإزالة العدائية المتعمدة كتحدي رئيسي مفتوح، وتقترح الشركة إقران SynthID Bio بمعايير البيانات الوصفية المصدرية المشابهة لـ C2PA، أو نظام اعتماد المحتوى المستخدم للوسائط الرقمية، أو مع المستودعات المركزية للبيانات البيولوجية المولدة بواسطة الذكاء الاصطناعي.
ويتوسع النطاق أيضًا إلى ما هو أبعد من البروتينات. في العمل المستمر مع مختبر Hie في جامعة ستانفورد ومعهد Arc، قامت DeepMind بدمج SynthID Bio في Evo 2، وهو نموذج جينومي متقدم، واستخدمته لوضع علامة مائية على جينوم العاثيات المصممة من قبل Evo 2. وأكدت الاختبارات المعملية المبكرة في المزارع البكتيرية أن العاثيات التي تحمل علامة مائية لا تزال فعالة، وتقول الشركة إن المخطوطة التقنية ستصدر قريباً.
في مجال حيث بدأ الذكاء الاصطناعي في كتابة كود بيولوجي لم يكن موجودًا في الطبيعة من قبل، ليكون قادرًا على الإجابة "من صنع هذا، وبأي نموذج؟" أصبحت بهدوء البنية التحتية. تُعد SynthID Bio خطوة مبكرة وحذرة بشكل متعمد في هذا الاتجاه - وهي خطوة يصر منشئوها على أنها مكملة لبقية حزمة الأمن الحيوي وليست بديلاً عنها. لمزيد من المعلومات حول كيفية تطور أبحاث الذكاء الاصطناعي، تابع أحدث تطورات الذكاء الاصطناعي حيث تستمر المختبرات في دفع النماذج التوليدية بشكل أعمق في العلوم الطبيعية.
ابق في صدارة الذكاء الاصطناعي
تابع القصة الكاملة والمزيد على صفحتنا الرئيسية: اقرأ المزيد من أخبار الذكاء الاصطناعي →
