SynthID Bio Google DeepMind Memberi Tanda Air pada Protein yang Dirancang AI Tanpa Merusaknya

Google DeepMind telah memperkenalkan SynthID Bio, rangkaian metode watermarking baru yang menyematkan tanda tangan yang dapat dideteksi dan tidak terlihat langsung ke dalam protein rancangan AI. Diumumkan pada tanggal 30 September, sistem ini memperluas teknologi watermarking SynthID milik perusahaan – yang telah digunakan untuk memberi label pada teks, gambar, audio, dan video yang dihasilkan AI – ke dalam biologi sintetik, yang taruhannya mencakup biosekuriti dan integritas database ilmiah publik.

Tidak seperti watermarking digital, watermark biologis harus bertahan dalam pengujian yang jauh lebih ketat: watermark tersebut harus tetap dapat dideteksi tidak hanya pada keluaran model perangkat lunak, namun juga pada protein fisik yang disintesis itu sendiri. Menurut DeepMind, SynthID Bio menghilangkan batasan itu. Dalam percobaan di laboratorium, desain protein yang diberi watermark tetap mempertahankan fungsi biologisnya namun tetap dapat diverifikasi, menghasilkan apa yang digambarkan oleh perusahaan sebagai pengikat protein pertama yang diberi watermark dan berfungsi secara biologis. Pekerjaan ini dirinci dalam makalah Nature berjudul "Penandaan air yang melestarikan fungsi pada protein yang dihasilkan AI." For more context on this story, see our ongoing more AI stories.

Mengapa biologi watermark?

AI generatif telah menjadi alat penelitian biologi yang sesungguhnya. DeepMind menunjuk pada portofolionya sendiri: AlphaFold untuk memprediksi struktur protein, AlphaProteo dan ProteinMPNN untuk merancang protein yang sepenuhnya baru, dan baru-baru ini, sistem AI digunakan untuk mengembangkan bakteriofag baru — virus yang menginfeksi bakteri. Namun, alat yang sama menimbulkan risiko baru.

Menurut pengumuman tersebut, rangkaian baru yang dirancang oleh AI dapat melewati penyaringan sintesis DNA tradisional, karena pemeriksa tidak dapat lagi berasumsi bahwa rangkaian yang tidak dikenal adalah milik organisme alami yang belum ditemukan. Secara terpisah, struktur 3D sintetik yang diberi label yang salah berisiko mencemari database publik dan menyesatkan penelitian hilir. Kedua masalah tersebut memiliki akar permasalahan yang sama: saat ini tidak ada yang dapat membuktikan dari mana desain biologis tertentu berasal.

Dua pendekatan watermarking, satu tujuan

SynthID Bio menyesuaikan tekniknya dengan jenis data. Untuk rangkaian protein, ini secara halus memandu pilihan asam amino saat rangkaian tersebut dihasilkan, menanamkan sinyal statistik yang dapat ditangkap oleh alat pendeteksi. Untuk struktur 3D yang diprediksi, ia membuat sedikit penyesuaian pada koordinat atom yang memiliki tanda yang dapat dideteksi.

Bukti terkuat berasal dari validasi laboratorium basah. Bekerja dengan ProteinMPNN versi SynthID Bio-enabled bersama dengan metode desain pengikat AlphaProteo DeepMind, para peneliti memberi tanda air pada desain yang menargetkan tiga protein: VEGF-A, domain pengikat reseptor protein lonjakan SARS-CoV-2, dan PD-L1. Desain yang diberi watermark cocok dengan desain yang tidak diberi watermark dalam hal hit rate, afinitas pengikatan yang diukur sebagai KD, dan keragaman urutan alami. Dengan kata lain, tanda air tidak menurunkan kemampuan molekul dalam melakukan tugasnya.

Untuk pelipatan protein, DeepMind mengambil rute berbeda: tim menyempurnakan bagian jaringan difusi AlphaFold 3 sehingga kemampuan watermarking dibangun langsung ke dalam bobot model. Artinya, setiap struktur yang diprediksi membawa tanda tangan yang dapat dideteksi, terlepas dari siapa yang menjalankan modelnya, sementara perusahaan melaporkan bahwa pendekatan tersebut menjaga akurasi prediksi AlphaFold 3, menawarkan kemampuan deteksi yang hampir sempurna, dan tahan terhadap gangguan digital atau perubahan koordinat kecil.

Lapisan baru dalam pertahanan 'keju Swiss' biosekuriti

DeepMind membingkai SynthID Bio sebagai satu lapisan dalam model biosekuriti berlapis — pendekatan "keju Swiss", di mana beberapa perlindungan independen saling menutupi titik-titik lemah yang lain. Pemeriksaan sintesis DNA berada di garis depan: mengubah desain protein digital menjadi molekul fisik memerlukan pemesanan DNA dari penyedia sintesis, yang menyaring permintaan terhadap database ancaman yang diketahui. Memverifikasi pesanan yang tidak dikenal saat ini memerlukan tinjauan manual menyeluruh yang menghambat penelitian yang sah. Tanda air yang tertanam memberi penyedia sinyal otomatis bahwa pesanan berasal dari model tepercaya dengan perlindungan bawaan.

Pakar independen yang dikutip oleh DeepMind juga menyetujui hal tersebut. “SynthID Bio adalah bagian penting dari teka-teki untuk melacak asal usul desain biologis,” kata Sarah Carter, pakar kebijakan biosekuriti dan Kepala Sekolah di Science Policy Consulting, seraya menambahkan bahwa tanda air memungkinkan pengembang memimpin dalam hal keselamatan dan memungkinkan penyedia sintesis menyederhanakan penyaringan. James Diggans, Wakil Presiden Kebijakan dan Biosekuriti di Twist Bioscience, yang memberikan masukan awal terhadap makalah tersebut, menyebut watermarking sebagai "tambahan baru yang menjanjikan pada perangkat biosekuriti" yang dapat memfokuskan pengawasan pada rangkaian yang memerlukan peninjauan lebih dekat.

Sinyal asal yang sama dapat melindungi repositori ilmiah terbuka seperti Protein Data Bank, UniProt, dan GenBank, yang menerima masukan publik. Ketika biologi yang dihasilkan AI terakumulasi, SynthID Bio dapat menandai atau memverifikasi entri sintetis sebelum mereka mencemari catatan yang diandalkan oleh peneliti lain – dan keputusan biosekuriti.

Batasan, dan apa yang terjadi selanjutnya

DeepMind berterus terang bahwa sistem ini tidak tahan terhadap kerusakan. Membuat watermark kuat terhadap penghapusan permusuhan yang disengaja merupakan sebuah tantangan terbuka utama, dan perusahaan menyarankan untuk memasangkan SynthID Bio dengan standar metadata asal yang mirip dengan C2PA, skema kredensial konten yang digunakan untuk media digital, atau dengan repositori pusat data biologis yang dihasilkan AI.

Cakupannya juga meluas melampaui protein. Dalam pekerjaan yang sedang berlangsung dengan lab Hie di Universitas Stanford dan Arc Institute, DeepMind mengintegrasikan SynthID Bio ke dalam Evo 2, model genom tingkat lanjut, dan menggunakannya untuk memberi tanda air pada genom bakteriofag rancangan Evo 2. Pengujian laboratorium awal pada kultur bakteri memastikan fag yang diberi tanda air tetap berfungsi, dan perusahaan mengatakan naskah teknisnya akan segera diterbitkan.

Untuk bidang di mana AI mulai menulis kode biologis yang belum pernah ada di alam, mampu menjawab “siapa yang membuat ini, dan dengan model yang mana?” diam-diam menjadi infrastruktur. SynthID Bio adalah sebuah langkah awal yang hati-hati ke arah tersebut — sebuah langkah yang menurut penciptanya merupakan pelengkap, bukan pengganti, rangkaian biosekuriti lainnya. Untuk mengetahui lebih lanjut tentang perkembangan penelitian AI, ikuti perkembangan AI terkini seiring dengan semakin banyaknya laboratorium yang mendorong model generatif ke dalam ilmu pengetahuan alam.

Tetap Terdepan dalam AI

Ikuti kisah selengkapnya dan informasi lebih lanjut di beranda kami: Baca berita AI selengkapnya →