В Китае создали лабораторию, где искусственный интеллект самостоятельно проводит эксперименты с ДНК
Учёные Шанхайского университета Цзяотун разработали автоматизированную лабораторию AutoDNA, способную самостоятельно планировать и проводить молекулярно-биологические эксперименты. Искусственный интеллект управляет оборудованием, анализирует полученные результаты и при необходимости корректирует дальнейшие действия без постоянного участия человека. Новая технология может существенно ускорить исследования в области генетики и молекулярной биологии.
В традиционных автоматизированных лабораториях последовательность операций заранее задаётся специалистами, тогда как AutoDNA способна самостоятельно организовывать эксперимент на основе поставленной задачи. Система объединяет несколько специализированных ИИ-агентов, отвечающих за изучение научной литературы, разработку экспериментальных протоколов, подбор реактивов, управление приборами и обработку результатов.
Для проведения исследований используется роботизированная платформа, объединяющая более 20 типов лабораторного оборудования. Роботизированные манипуляторы перемещают образцы между приборами, а автоматические дозаторы выполняют операции с микролитровыми объёмами жидкостей. Благодаря такой организации система может последовательно выполнять сложные экспериментальные процедуры, контролировать промежуточные результаты и выбирать дальнейшие действия.
При этом полностью отказаться от участия специалистов пока невозможно. Сотрудники лаборатории по-прежнему должны пополнять запасы реактивов, заменять расходные материалы, обслуживать оборудование и контролировать безопасность экспериментов.
Одним из наиболее показательных испытаний AutoDNA стала запись цифровой информации в молекулы ДНК. Система самостоятельно организовала эксперимент, включавший преобразование исходных данных в последовательности нуклеотидов, синтез ДНК и последующее считывание записанной информации. За время испытания лаборатория выполнила 11 382 аппаратные операции и смогла без ошибок восстановить первоначальные данные.
Исследователи также проверили возможности платформы при выполнении других молекулярно-биологических задач. В частности, система использовалась для анализа генетических изменений и выявления мутации KRAS G13D, которая встречается при некоторых злокачественных опухолях. Эксперименты продемонстрировали, что AutoDNA способна работать не только с заранее определёнными последовательностями действий, но и с задачами, требующими анализа промежуточных результатов.
Дополнительное преимущество платформы связано с возможностью параллельного выполнения нескольких экспериментальных протоколов. По данным разработчиков, при таком подходе скорость проведения исследований увеличивалась в 3,2 раза по сравнению с последовательным выполнением операций.
Создание AutoDNA демонстрирует новый подход к организации научных экспериментов, при котором искусственный интеллект непосредственно взаимодействует с физическим лабораторным оборудованием. Вместо простого анализа уже полученных данных система участвует во всём исследовательском процессе — от планирования опыта до проверки его результатов. Это позволяет сократить количество рутинных операций, выполняемых человеком, и ускорить проверку научных гипотез.
В перспективе подобные технологии могут применяться при разработке лекарственных препаратов, изучении генетических заболеваний и создании новых биоматериалов. Особый интерес представляют исследования, требующие проведения сотен или тысяч однотипных экспериментов с небольшими изменениями условий, поскольку автоматизированные системы способны выполнять такие задачи практически непрерывно.
Несмотря на достигнутые результаты, AutoDNA пока остаётся исследовательской платформой, а не универсальной заменой научных лабораторий. Её дальнейшее развитие потребует повышения надёжности оборудования, расширения набора доступных экспериментальных методов и проверки способности искусственного интеллекта работать с более сложными научными задачами.
Исследование в научном журнале Nature.