AI+基因编辑,为何成为比尔·盖茨口中的救命良方?

脑极体 2020-03-03

原标题:AI+基因编辑,为何成为比尔·盖茨口中的救命良方?

新型冠状病毒,让人工智能和生物科技,密集地出现在普罗大众的视野当中。

对该技术抱有期待的不仅仅有在疫情中煎熬的普通人,还有不少掌握着社会权柄的大人物。

比如在2月14日的美国科学促进协会(AAAS)年会上,微软创始人兼慈善家比尔盖茨就提出,人工智能可以“理解复杂的生物系统”,基因编辑技术则具有治愈艾滋病的潜力,用来构建新一代的健康解决方案,或许可以拯救世界。

而早在2015年2月,比尔盖茨被问到如何看待人工智能时,却表示“十分担心”,认为若干年后机器发展得足够智能,就将成为人类的心头大患。

两则新闻结合来看,真是让人由衷地发出“世界首富原来也是真香怪”的感慨……

而和人工智能一样,基因编辑也曾在过去几年,受到科技伦理、有效性等的重重质疑。

甚至有研究者认为,人工智能和生物科技的融合,将在未来重塑人类的生命形态,让“人类威胁论”更上一层楼。

那么,比尔盖茨眼中的“AI+基因技术”,到底如何改变了医疗健康领域,又是否会让人类演变成“新物种”呢?

转角遇到AI:两大 “人类威胁论”收割机命中注定的相遇

人工智能不必多提,大家应该已经听到耳朵长茧了。

但比尔盖茨口中的“基因编辑”,恐怕普通人一听就怒火中烧。毕竟沸沸扬扬的贺建奎“改造双胞胎女婴”事件,余温犹在。至于打造“完美婴儿”、减除DNA片段等,一听就像是科幻电影里不择手段的变态科学家和财大气粗的超级反派。

但实际上,基因编辑的出现,是整个社会进入人工智能时代的必然结果。

先简要介绍一下,被比尔盖茨看做是人工智能“官配CP”的基因编辑中相对成熟的CRISPR技术。

CRISPR有“基因剪刀手”之称,全名是Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats,即一系列重复的DNA序列,细胞能够利用这些基因序列“记住”攻击它们的每种病毒,当同种病毒再次发起攻击时,就能够给予生物体一定的保护或免疫力。

所以,使用CRISPR对相关DNA进行切割和编辑 ,理论上来说能够对起到抵御病毒及质粒入侵的作用。

该技术在实用层面已经相对成熟,在许多基因疾病中都显示出了一定的疗效。

比如NHS信托伦敦大奥蒙德街儿童医院就利用基因编辑技术TALEN,成功治愈了一岁小女孩Layla的白血病。比尔盖茨基金会也投入了千万美元,研究如何让CRISPR-Cas9改变昆虫的基因组,达到抗击疟疾和其他蚊媒疾病的目标。

也正是因此,人们相信有了 CRISPR 基因编辑方法,多达89% 的人类疾病相关的基因变异,都可以被纠正。

那么,基因编辑又是如何与人工智能产生渊源的呢?这还要从基因技术所遭遇的现实难题说起。

要知道,人类基因组由20,000个基因和30多亿个这些基因字母的碱基对组成的。而针对这些DNA进行测序、分析甚至精准切割、编辑,都需要进行完整的数据处理,才能保障结果的完整和可靠性。

因此,基因编辑此前的进展,一直因为需要评估的数据过于复杂和庞大,而停滞不前。

但人工智能和机器学习在处理大规模计算上的能力,开始让基因技术的突破出现了新的转机。

以目前商业化进展较为快速的基因检测为例,此前完成DNA测序往往需要十年时间,而采用AI高通量测序,一天内就能完成。在此次新冠疫情中,AI也为快速识别病毒RNA立下了奇功。

显而易见的,人工智能的加入,也能让基因编辑技术更好地采取行动,进而促进医学模式发生革命性的变化。

AI加持的基因编辑,打开了怎样的技术魔盒?

目前,将人工智能引入医疗已经势不可挡,也带来了规模庞大的商业价值。根据咨询公司弗罗斯特和沙利文预计,到2021年,人工智能系统将从全球医疗保健中产生67亿美元的收入。

但这既会带来抗击疾病的积极结果,同样也牵扯到了一系列复杂的伦理、道德、法律等影响。

我们先来探讨积极的一面,那就是比尔盖茨所推崇的部分。

首先,更快、更好地理解人类自身。

人工智能目前正在显著发展的一个领域就是基因组学,其中就包括研究有机体中的一整套基因,这让前期基因科学积累的庞大数据有了更好的用武之地。

而有了这种洞察力,人类就可以更清晰地了解生物体在基因层面,受到怎样的影响、突变会导致不同的疾病,从而有的放矢地寻求突破。

比如大家都听过的老年痴呆,目前依然没有十分有效的治疗手段,但有研究显示可能与遗传因素(也就是基因)有关,但AI与基因编辑的出现就有很大概率带来新的曙光。

其次,推动精准医学。

有研究论文显示,利用深度学习算法作为基因编辑剪切体的计算机模型,能够在体内重建特异性决定因子并保证剪切体的精确度。简单来说,就是通过AI模型来预测一个人被基因技术干预后的反应几率,这就有助于为每位患者都实现个性化、高精准的治疗方案。

比如谷歌的工具深度变量使用最新的人工智能技术,将高通量测序转化为完整基因组的更准确的图像,能够区分小突变和随机错误。

第三,技术升级可能催生出新的治疗方案。

基因编辑技术的能力加码,也给医生提供了更多的选择。

像长期以来,需要器官移植的病人都需要经过漫长的等待和配型。但哈佛大学医学院基因组研究中心主任 George Church团队,就在2017年培育出了37 只经过基因编辑的猪。经过编辑之后,这些猪身上的器官能被人体免疫系统接受,移植给人体后不会出现排异反应。

当然,玄之又玄的可能性还有很多。日本九州大学的干细胞生物学家 Katsuhiko Hayashi 在小鼠中测试了一种称为“体外配子”(IVG)的新技术,被认为未来有可能重塑人类生育方式,实现无性繁殖。甚至可以从死去的人身上取出皮肤,制造出他的后代。

除上述附加值以外,人工智能还担负着为基因编辑保驾护航、规避潜在问题的重任。

基因编辑往往是不可逆的,所以预先通过智能技术与超级计算机,对基因编辑进行模拟,在实验开始前就预测某些问题。

2019年5月,北德克萨斯大学(UNT)的研究团队就使用德克萨斯高级计算中心(TACC)的Maverick超级计算机,对利用CRISPR催化的DNA裂解,进行了首次全原子分子动力学模拟,精准地揭示了它剪断DNA的位置与过程,确定了其工作原理,从而帮助基因编辑以更可控的方式切割DNA。

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和人工智能一样,有鼓吹者,自然也就有悲观者。二者甚至会在不同的时间维度上神奇地体现在同一个人身上。

那么基因技术,是否可能成为“招致人类灭绝”的魔鬼呢?

这种揣测背后的核心逻辑主要有三个方面:

1.技术伦理未建立。

技术作为工具,本身就具有双重性质,既可以为人类所用,带来力量的扩展和良好的效用,也有可能被用以作恶。

人工智能经过数十年的发展,已经建立了相对全面的社会伦理体系。比如技术民主化,通过算法开源、公开听证等形式来实现共治;再比如从哲学层面上定义人类与机器的分化。

而基因编辑的加入,则从更深层次改变了大众对“人”这一属性的认知,对生物安全和人类道德又提出了新的挑战。

2.基因驱动风险。

在相关规范尚未达成共识的情况下,对生物体进行基因改造,都有可能产生一系列连锁反应。

比如此前谷歌母公司Alphabet旗下生命科学研究部门Verily所开展的Debug项目,就通过机器学习和计算机视觉技术让蚊子绝育,在某个地区投放了2000只携带细菌的蚊子。

但一个编辑过基因的蚊子,会驱动它所有的后代都携带该基因。也就是说,随着时间的推移,该基因会穿透整个种群。

那么,如果某种蚊子彻底消息,会不会对地球生态链产生影响?是否会与人类的生存变得息息相关?这些都是难以预测的。比如通过基因编辑技术所研发的除草、抗虫剂,在使用的过程中就可能会对其他物种产生影响。

就像我们在这次疫情中学到的那样,“没有明确之前,要按可能发生的最坏情况来防范”,并不为过。

3.技术滥用带来的社会问题。

前面我们提到,CRISPR/Cas9基因编辑已经相对成熟。从2013年到2018年,有超过 10 亿美元涌进了该类创业公司。

其中不乏谷歌、微软这样的巨头。比如 2019 年,谷歌母公司 Alphabet就用 6000 万美元投资了一家基因编辑公司。

但资本的本质就是追求利润,在降低基因编辑整体门槛的同时,滥用问题也开始出现。

一方面,许多研究人员开始进行基于胚胎的手术。有科学家宣称对胚胎添加或者消除基因,父母可以直接定制自己心仪的专属样貌。还有生物学家为自己注入CRISPR改造肌肉生长的基因。

当一部分人开始接受基因改造的时候,那些不具备相应知识、技术、金钱的人类,会不会沦为“劣等族群”,由此产生的不平等和歧视如何消除?会不会直接招致战争和毁灭?

我们仿佛坐在一辆狂奔的《雪国列车》上,一切都是未知数。

当然,现在担忧这些还为时过早。

正如比尔盖茨从悲观到真香,基因技术和电子技术联合打造新人类,本身也只是科学层面的逻辑推理和想象。一来并不一定能够实现,就像强人工智能距离人类社会依然非常遥远;二来即使出现上述问题,也是数十年后的事情,届时我们应该也早已想出办法来科学地面对了。

其实基因编辑目前的境况也与数年前的人工智能十分相似。

一方面,技术本身还存在很多限制。

比如可能存在脱靶效应,即导致额外的遗传改变,进而发生突变而对人体造成伤害。

BAT等巨头在医疗AI方面也都投入了大量人力物力,但许多算法模型都处于训练优化阶段,还没有大规模成熟应用。这也进一步延缓了基因编辑的推广进程。

但与此同时,该技术也成为国家之间的竞争标的。

比如美国国防部的高级研究计划局(DARPA)已经在为新基因编辑制造的新一代生物武器做准备,并正在开发解毒剂,欧洲也希望在CRISPR的疾病应用上保持优势,已经计划开展其首个 CRISPR 临床试验。加大、加速研发,也成为中国科学家团队刻不容缓的使命。

技术相关的社会规范也开始被重视和建立。

就像比尔盖茨在演讲中提到的,通过基因疗法来降低治疗费用,让大众都负担得起。中国科技企业也开始号召,搭建科技创新与伦理之间高效对话的沟通平台,加快制定针对基因编辑等生物技术研发与应用的管理办法,从多角度来确保新技术的正面效应。

正如硅谷人工智能研究院院长皮埃罗·斯加鲁菲(Piero Scaruffi) 曾在《人类2.0》一书中所说,“生老病死”这四大难题正在被纳入技术的解决范畴。

这或许是我们与技术离得最近的一次,也是我们离“原教旨主义”下的人类概念最远的一刻。欢迎进入“人类2.0”的美丽新世界。

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    写让你脑洞大开且能看懂的人工智能、流媒体、海外科技
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