Новая модель ИИ с нуля создает ДНК живых организмов

Ученые создали искусственный интеллект, который может не только расшифровывать генетический код, но и писать его самостоятельно. Исследователи из Arc Institute совместно с учеными из Stanford University, UC Berkeley и UC San Francisco разработали крупнейшую в биологии модель искусственного интеллекта — Evo 2. Новый ИИ может анализировать и проектировать генетические последовательности для всех доменов жизни, начиная с простейших микроорганизмов и заканчивая человеком.

Как обучалась модель

Модель Evo 2 обучалась на ДНК более чем 100 000 видов живых организмов, включая человека, растения, бактерии и даже вирусы. В общей сложности модель проанализировала 9,3 триллиона нуклеотидов (строительных блоков ДНК и РНК) из 128 000 геномов.

По своему масштабу Evo 2 сравнима с самыми мощными языковыми моделями ИИ, используемыми в чат-ботах. Evo 2 обучалась в течение нескольких месяцев, используя более 2000 графических процессоров NVIDIA H100. Модель способна одновременно обрабатывать генетические последовательности длиной до 1 миллиона нуклеотидов, что помогает находить взаимосвязи даже между далеко расположенными участками ДНК. 

Для достижения таких возможностей команде пришлось пересмотреть подходы к обучению ИИ, разработав новую архитектуру StripedHyena 2, которая обеспечивает более быструю и эффективную обработку огромных объемов генетической информации.

Что умеет Evo 2

Модель Evo 2 показала впечатляющие результаты в различных направлениях, от анализа генетических данных до создания новых геномов.

Предсказание мутаций. Модель Evo 2 может точно предсказывать, как мутации повлияют на белки, РНК и здоровье организма. Например, модель смогла с точностью более 90% определить, какие мутации в гене BRCA1, связанном с раком груди, не представляют опасности, а какие — потенциально опасны. 

Анализ генетического кода. Evo 2 самостоятельно научилась различать ключевые особенности генетического кода, такие как границы экзонов и интронов (участки ДНК, которые участвуют или не участвуют в синтезе белков), а также места, где к ДНК присоединяются белки, регулирующие ее активность.

Создание новых геномов. Это включает в себя в том числе геном бактерии Mycoplasma genitalium, которая известна своим минимальным набором генов, необходимых для поддержания жизни. Ученые часто используют эту бактерию в качестве модели для исследований, чтобы лучше понять, какие гены действительно важны для клеточного функционирования и выживания. Созданные моделью геномы выглядят более естественно и последовательно по сравнению с результатами предыдущих исследований.

Контролируемое создание ДНК. Evo 2 может проектировать ДНК с заданными свойствами. Например, ученые смогли с ее помощью создать последовательности ДНК, которые активны только в определенных типах клеток, что может использоваться в генной терапии.

Доступна для всех

Разработчики также запускают Evo Designer — удобный интерфейс для работы с моделью, который доступен всем желающим. Открытый исходный код Evo 2 уже представлен ученым по всему миру, что позволит значительно ускорить научные исследования в биологии и медицине. Этот проект обещает стать настоящим прорывом, способным изменить наше понимание жизни и открыть путь к созданию новых форм биологической реальности.