人工智能基因编辑 为什么这是比尔·盖茨拯救生命的最佳方式?

新型冠状病毒,让人工智能和生物技术密集地出现在大众的视野中。

人们对这项技术的期望不仅是普通的流行病患者,也是许多拥有社会权威的大人物。

例如,在2月14日举行的美国科学促进协会年会上,微软创始人兼慈善家比尔盖茨提出,人工智能可以“理解复杂的生物系统”,基因编辑技术有治愈艾滋病的潜力。它可以用来构建新一代的健康解决方案,或许还能拯救世界。

早在2015年2月,当比尔盖茨被问及如何看待人工智能时,他说他“非常担心”,并认为几年后开发出具有足够智能的机器将成为人类的一大担忧。

从这两条新闻的结合来看,真的让人由衷地感到“世界上最富有的人也真的很奇怪……”

像人工智能一样,基因编辑在过去的几年里受到了许多人的质疑,比如科学技术的伦理和有效性。

一些研究人员甚至认为,人工智能和生物技术的结合将重塑未来人类的生命形式,并通过爬上一层楼梯而形成“人类威胁论”。

那么,比尔盖茨关于“人工智能基因技术”的观点是如何改变医疗保健领域的,它会让人类进化成“新物种”吗?

转向角遭遇人工智能:两个“人类威胁”矿车的注定相遇

没有必要提及人工智能,你应该已经听到了你耳朵里的茧在成长。

但是比尔盖茨所说的“基因编辑”可能会让普通人愤怒。毕竟,何健奎的“双胞胎女孩的转变”事件仍然存在。至于创造“完美的婴儿”和减去脱氧核糖核酸片段,听起来像是一个变态的科学家和科幻电影中的超级大坏蛋。

但事实上,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。

首先,让我们简单介绍一下CRISPR,一种相对成熟的基因编辑技术,比尔盖茨将其视为人工智能的“官方匹配CP”。

CRISPR被称为“基因剪刀手”。它的全称是有规则间隔的短回文重复序列,即一系列重复的DNA序列。细胞可以利用这些基因序列来“记住”攻击它们的每一种病毒。当同样的病毒再次攻击时,它们可以给机体一定的保护或免疫。

因此,用CRISPR对相关的DNA进行切割和编辑,理论上可以起到抗病毒和抗质粒入侵的作用。

该技术在实践层面已经相对成熟,并在许多遗传性疾病中显示出一定的疗效。

例如,英国国民保健服务信托基金伦敦大奥蒙德街儿童医院利用基因编辑技术TALEN成功治愈了一名一岁女孩蕾拉的白血病。比尔盖茨基金会也投资了数千万美元研究CRISPR-Cas9如何改变昆虫基因组来对抗疟疾和其他蚊子传播的疾病。

因此,据信使用CRISPR基因编辑方法,多达89%的人类疾病相关基因变异可以被纠正。

那么,基因编辑是如何与人工智能一起产生的呢?这也从基因技术遇到的现实问题开始。

你知道,人类基因组由20,000个基因和30多亿个碱基对组成。这些DNA的测序、分析甚至精确切割和编辑都需要完整的数据处理,以确保结果的完整性和可靠性。

因此,以前的基因编辑进展已经停止,因为要评估的数据太复杂和庞大。

然而,人工智能和机器学习处理大规模计算的能力已经开始在基因技术的突破上有新的好转。

以基因检测为例,它目前正在经历快速的商业发展。以前通常需要10年才能完成DNA测序,而人工智能高通量测序可以在一天内完成。在这种新流行的疾病中,人工智能在快速识别病毒核糖核酸方面也取得了显著的成就。

显然,人工智能的加入也能使基因编辑技术采取更好的行动,从而促进医学模式的革命性变化。

人工智能为基因编辑打开了什么样的技术魔盒?

目前,人工智能在医疗领域的引入势不可挡,并带来巨大的商业价值。根据咨询公司弗罗斯特和沙利文的估计,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。

然而,这不仅会给与疾病的斗争带来积极的结果,而且还涉及一系列复杂的伦理、道德和法律影响。

让我们首先讨论积极的一面,也就是比尔盖茨所提倡的。

首先,更快更好地了解人类。

人工智能目前正在显著发展的一个领域是基因组学,它包括对生物体中一整套基因的研究。这更好地利用了以前遗传科学中积累的大量数据。

有了这种认识,人类就能更清楚地了解生物在遗传层面是如何受到影响的,以及突变是如何导致不同疾病的,从而有针对性地寻求突破。

例如,众所周知的阿尔茨海默病,目前仍没有非常有效的治疗方法,但一些研究表明,它可能与遗传因素(即基因)有关,但人工智能和基因编辑的出现很有可能带来新的曙光。

第二,推广精密医学。

一些研究表明,使用深度学习算法作为基因编辑剪枝的计算机模型,可以在体内重建特定的决定因素,保证剪枝的准确性。简而言之,人工智能模型用于预测一个人在受到基因技术干扰后的反应概率,这有助于实现每个患者的个性化和高精度治疗计划。

例如,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更准确的完整基因组图像,这可以区分小的突变和随机错误。

第三,技术升级可能导致新的治疗方案。

基因编辑技术的能力也有所提高,为医生提供了更多的选择。

像很长一段时间一样,需要器官移植的病人必须经过长时间的等待和匹配。但是乔治丘奇的团队,哈佛医学院基因组研究中心主任,在2017年生产了37只经过基因改造的猪。经过编辑后,这些猪的器官可以被人体免疫系统接受,移植到人体后不会产生排斥反应。

当然,仍然有许多神秘的可能性。日本九州大学的干细胞生物学家林木胜子在老鼠身上测试了一种叫做“体外配子”(IVG)的新技术。人们相信在未来重塑人类生殖并实现无性生殖是可能的。甚至死者的皮肤也可以被切除,以产生他的后代。

除了上述附加值,人工智能还负责保护基因编辑和避免潜在问题。

基因编辑通常是不可逆的,所以它是由智能技术和超级计算机预先模拟出来的,以便在实验开始前预测一些问题。

2019年5月,北德克萨斯大学(UNT)的研究团队利用德克萨斯高级计算中心(TACC)的Maverick超级计算机,对CRISPR催化的DNA切割进行了首次全原子分子动力学模拟,准确揭示了DNA切割的位置和过程,并确定了其工作原理,从而帮助基因编辑人员以更可控的方式切割DNA。

月球的黑暗面:后人类时代的技术代码

像人工智能一样,也有倡导者和悲观者。这两个人甚至会在不同的时间维度中神奇地在同一个人身上显现。

基因技术有可能成为“导致人类灭绝”的恶魔吗?

这种推测背后的核心逻辑主要包括三个方面:

1.技术伦理尚未建立。

作为一种工具,技术本身具有双重属性。它可以被人类利用,带来权力的扩张和良好的效果,也可以被用来做坏事。

经过几十年的发展,人工智能已经建立了一个比较全面的社会伦理体系。例如,技术民主化可以通过开源算法和公开听证会来实现。另一个例子是人类和机器之间区别的哲学定义。

基因编辑的加入从更深层次上改变了公众对“人类”属性的理解,对生物安全和人类道德提出了新的挑战。

2.基因驱动的风险。

在没有就相关规范达成共识的情况下,生物体的基因改造很可能会产生一系列连锁反应。

例如,谷歌的母公司Alphabet的生命科学研究部门开展的调试项目,通过机器学习和计算机视觉技术消灭了蚊子,并在某一地区释放了2000只携带细菌的蚊子。

但是一只编辑了该基因的蚊子会驱使它的所有后代携带该基因。换句话说,随着时间的推移,基因将渗透到整个群体。

所以,如果一些蚊子被彻底告知,它会影响地球的生态链吗?它会和人类的生存变得密切相关吗?这些都是不可预测的。例如,通过基因编辑技术开发的除草剂和抗虫剂在使用过程中可能会影响其他物种。

正如我们从这场流行病中学到的,“在我们清楚地了解它之前,我们应该防范可能发生的最坏情况”并不过分。

3.技术滥用带来的社会问题。

如前所述,CRISPR/Cas9基因的编辑相对成熟。从2013年到2018年,超过10亿美元涌入这些初创企业。

其中一些是像谷歌和微软这样的巨头。例如,谷歌的母公司Alphabet在2019年向一家基因编辑公司投资了6000万美元。

然而,资本的本质是追求利润。在降低基因编辑的总体门槛的同时,滥用问题也开始出现。

一方面,许多研究者开始了基于胚胎的手术。一些科学家声称,通过给胚胎添加或去除基因,父母可以直接定制他们喜欢的特定外观。其他生物学家将CRISPR基因注入自己体内,以改变肌肉生长。

当一些人开始接受基因改造时,那些没有相应知识、技术和金钱的人会成为“劣等民族”吗?由此产生的不平等和歧视将如何消除?它会直接导致战争和毁灭吗?

仿佛我们坐在一辆超速行驶的《雪国列车》上,一切都是未知的。

当然,现在担心这些还为时过早。

正如比尔盖茨从悲观主义走向真正的芳香,基因技术和电子技术的结合创造了一个新的人类,这只是科学层面上的逻辑推理和想象。首先,它可能不会实现,就像强大的人工智能离人类社会仍然很远一样。第二,即使出现上述问题,也仍需要几十年的时间。到那时,我们应该已经想出了一个科学地纠正它们的方法。

事实上,基因编辑的现状与几年前的人工智能非常相似。

一方面,技术本身仍有许多局限性。

例如,可能存在误靶效应,即导致额外的遗传变化,从而导致突变并对人体造成伤害。

英美烟草等巨头也在医学人工智能领域投入了大量的人力和物力,但许多算法模型还处于训练和优化阶段,尚未得到大规模应用。这也进一步推迟了基因编辑的推广过程。

但与此同时,技术也成为国家间竞争的目标。

例如,美国国防部高级研究计划署(DARPA)一直在准备通过新基因编辑生产新一代生物武器,并正在开发解毒剂。欧洲也希望保持其在CRISPR疾病应用方面的优势,并计划开展其首个CRISPR临床试验。增加和加速研发也成为中国科学家团队的紧迫任务。

与技术相关的社会规范也开始得到重视和确立。

正如比尔盖茨在他的演讲中提到的,基因疗法被用来降低治疗成本,以便公众能够负担得起。中国科技企业也开始呼吁建立科技创新与伦理有效对话的沟通平台,加快制定基因编辑等生物技术研发和应用的管理措施,确保新技术从各个角度发挥积极作用。

正如硅谷人工智能研究所所长皮耶罗斯卡鲁菲(Piero Scaruffi)在他的著作《人类2.0》中所言,“出生、衰老和死亡”这四个主要问题正被纳入技术解决方案的范畴。

这也许是我们离技术最近的地方,也是我们离“原教旨主义”下的人性概念最远的地方。欢迎来到“人类2.0”的美丽新世界。