舊金山灣地區(qū)的初創(chuàng)生物技術(shù)公司 Zymergen 的實(shí)驗(yàn)室，乍看之下普普通通——實(shí)驗(yàn)室的桌子上整齊的放著試管，架子上是各種化學(xué)藥品。然而環(huán)顧四周，你會發(fā)現(xiàn)，這個實(shí)驗(yàn)室的工作人員似乎不太一樣，他們身上發(fā)出一些機(jī)械運(yùn)動以及風(fēng)扇的聲音。沒錯，在這個實(shí)驗(yàn)室里工作的全是機(jī)器人，這里是 Zymergen 公司的未來生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室。
在這里你可以看到機(jī)器人伸出一個機(jī)械手，抓取一個上面有數(shù)百個小孔的塑料板，然后掃描了這個板上的條形碼。下一步動作則是肉眼無法觀察到的，機(jī)器人通過給予這個塑料板一個聲波的沖擊，使每個小孔都能濺出一滴小液珠，這個液滴迅速地被機(jī)械手獲取，然后送往下一個儀器進(jìn)行分析。相比起傳統(tǒng)上科研人員使用移液器一個孔一個孔的操作，這個機(jī)器人 1 秒鐘可以取 500 個樣本。
不過，Zymergen 的科學(xué)家會告訴你，這些一點(diǎn)都不未來。使用機(jī)器人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，通過條形碼來進(jìn)行記錄都已經(jīng)獲得了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。而通過聲波取液的技術(shù)，稱之為聲微滴噴射，甚至已經(jīng)存在了數(shù)十年之久。那么這個實(shí)驗(yàn)室究竟"未來"在哪里呢？Zymergen 的共同創(chuàng)始人 Jed Dean 博士會告訴你："我不知道這些機(jī)器人在做什么實(shí)驗(yàn)。因?yàn)檫@些實(shí)驗(yàn)完全是由一個人工智能程序設(shè)計的。"
沒錯，盡管機(jī)器人在實(shí)驗(yàn)室中有了普遍的應(yīng)用，但是，從提出假說、設(shè)計實(shí)驗(yàn)、到分析數(shù)據(jù)，這些還都是人類科學(xué)家的工作。對于 Zymergen 來說，他們的目標(biāo)就是完全取代人類科學(xué)家們的作用，由人工智能程序完成這些工作。最近一段時間以來在機(jī)器學(xué)習(xí)方面的發(fā)展，使得機(jī)器人有望完全勝任這些工作。
Zymergen 公司的實(shí)際業(yè)務(wù)是想提高可以生產(chǎn)重要工業(yè)原料的微生物的產(chǎn)量，這些原料可以用于生物燃油、塑料、制藥等許多領(lǐng)域。通過改造這些微生物的基因組，Zymergen 想要找到大量提高產(chǎn)量的方法。
不過，這些工業(yè)微生物已經(jīng)經(jīng)過多年的選擇和優(yōu)化，要想更進(jìn)一步的提高產(chǎn)量，需要對其基因組進(jìn)行非常深入的研究，并且根據(jù)初步數(shù)據(jù)再做下一步研究。這即使對于非常優(yōu)秀的科學(xué)家來說也是一件費(fèi)時費(fèi)力的事情。Zymergen 首席執(zhí)行官 Joshua Hoffman 的估計是一個科學(xué)家一個月大約可以完成 10 項實(shí)驗(yàn)。通過傳統(tǒng)機(jī)器人的幫助，這個數(shù)字可以提高到每周 1000 項，不過前提是需要給機(jī)器人提供正確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計和指令，這往往是一個瓶頸。
對于一個有 5000 個不同基因的微生物來說，如果每個基因可以有 10 個變種，那么至少有 50000 個不同的微生物需要測試。你可以從中找出可以提高產(chǎn)量的幾十個，接下來還要對這些不同的單個基因變種的組合進(jìn)行測試。即使每周能夠測試 1000 種，這仍然是一個漫長的過程。此外，光測試產(chǎn)量是不夠的，微生物本身的生長能力也需要密切關(guān)注。而這就是機(jī)器學(xué)習(xí)能夠發(fā)揮作用的地方，通過上一步實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，機(jī)器學(xué)習(xí)算法能夠設(shè)計出下一步需要進(jìn)行試驗(yàn)的假說。
Hoffman 先生表示，目前為止，Zymergen 能夠提升一些微生物產(chǎn)量的 10%。這看上去是一個小數(shù)字，但是對于年產(chǎn)值 1600 億美元的化學(xué)工業(yè)來說，10% 的提升可能意味著數(shù)十億美元的經(jīng)濟(jì)效益。
不過，人工智能能夠找到提升產(chǎn)量的方法，但是卻不知道其背后的生物學(xué)機(jī)制。Dean 博士卻認(rèn)為，這其實(shí)是人工智能的優(yōu)勢之一。因?yàn)閭鹘y(tǒng)科學(xué)方法只會從已知的與生產(chǎn)特定產(chǎn)品相關(guān)的基因入手，這其實(shí)有很大的局限性。Zymergen 的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，許多人工智能發(fā)現(xiàn)的能夠提高產(chǎn)量的基因變化與其化學(xué)合成通路沒有直接的聯(lián)系，其中甚至許多基因的功能是未知的。
科學(xué)的許多環(huán)節(jié)，都可以交由人工智能來完成（圖片來源：《科學(xué)》）
而對于生物學(xué)家來說，這些發(fā)現(xiàn)又是令人激動的。因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^提高產(chǎn)量這一結(jié)果出發(fā)，進(jìn)行反向推理，這有望揭開更多不為人所知的基因的功能。還有一種更終極的可能，那就是有一天人工智能程序能夠自己去尋找這背后的機(jī)制。到那時，恐怕人類科學(xué)家真的沒有用武之地了。
參考資料
[1] A new breed of scientist, with brains of silicon
[2] Zymergen 官方網(wǎng)站
（免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請進(jìn)一步核實(shí)，并對任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對有關(guān)資料所引致的錯誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。
任何單位或個人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時，應(yīng)及時向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實(shí)情況說明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。 ）
