Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học sử dụng trí tuệ nhân tạo để tạo ra các loại virus mới, làm dấy lên hy vọng về những tiến bộ y học, đồng thời cũng làm dấy lên khả năng đáng lo ngại rằng công nghệ này một ngày nào đó có thể được sử dụng để tạo ra các mầm bệnh nguy hiểm.

Nhưng nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science còn vượt xa việc sao chép gene virus. Các nhà khoa học tại Đại học Stanford và Viện Arc - một tổ chức nghiên cứu ở Palo Alto (California, Hoa Kỳ) đã “dạy” trí tuệ nhân tạo (AI) nhận biết các mô hình cấu trúc DNA trong tự nhiên, và sau đó sử dụng dữ liệu đó để viết công thức cho các loại virus hoàn toàn mới. Các nhà nghiên cứu đã làm theo những công thức đó để tạo ra các phân tử DNA, rồi cấy chúng vào vi khuẩn. Vi khuẩn được biến đổi gene sau đó đã sản sinh ra các loại virus chưa từng thấy trong tự nhiên. Các virus này có khả năng lây nhiễm sang các vi khuẩn khác, chứng tỏ chúng có khả năng tồn tại và phát triển.

Theo các nhà nghiên cứu, các loại virus do trí tuệ nhân tạo tạo ra không gây nguy hiểm cho con người, bởi vì chúng đều tương tự như một loại virus tự nhiên có tên là Phi X-174, chỉ có thể lây nhiễm vi khuẩn. Tuy nhiên, nghiên cứu mới này càng làm gia tăng lo ngại rằng trí tuệ nhân tạo có thể tạo điều kiện cho việc tạo ra một thế hệ vũ khí sinh học mới, từ các chất độc chết người đến các đại dịch không thể ngăn chặn.

Các tác giả của nghiên cứu đã dựa vào một mô hình trí tuệ nhân tạo có tên là Evo, tương tự như ChatGPT do OpenAI tạo ra ở một số khía cạnh. ChatGPT trả lời các câu hỏi bằng cách ghép các từ có vẻ như sẽ đi kèm với nhau. Nó có thể làm được điều này nhờ nhiều năm huấn luyện trên một lượng lớn văn bản thu thập được từ internet, sách và các nguồn khác.

ADN có nhiều điểm tương đồng đáng kinh ngạc với một cuốn sách: một chuỗi các khối cấu tạo phân tử - được gọi là nucleotide, được sắp xếp như các chữ cái trong một dòng văn bản. Một gene bao gồm hàng trăm nucleotide được lấy từ bảng chữ cái bốn chữ cái: A, C, G và T. Trình tự này mã hóa các hướng dẫn để xây dựng protein và các phân tử khác. ADN có những quy tắc ngữ pháp riêng và nếu một chuỗi vi phạm các quy tắc đó, kết quả sẽ là những đoạn văn bản sinh học vô nghĩa. Các nhà sinh học đã khám phá ra một số quy tắc ngữ pháp của tự nhiên, nhưng nhiều quy tắc khác vẫn còn là bí ẩn.

Các nhà nghiên cứu tự hỏi liệu Evo có thể tự mình nắm bắt được những quy tắc này hay không. Thay vì huấn luyện nó bằng văn bản, họ đã huấn luyện nó bằng các chuỗi gene được lấy từ hàng triệu động vật, thực vật, vi sinh vật và virus. Tổng cộng, Evo đã quét khoảng 9.000 tỷ nucleotide. Cuối cùng, Evo đã nhận ra các mô hình phổ biến trong toàn bộ cây sự sống và sử dụng chúng để tạo ra bản thiết kế cho các gene mới mã hóa protein có thể thực hiện các công việc cụ thể. Những kết quả này đã khiến nhóm nghiên cứu tự hỏi liệu Evo có thể làm chủ không chỉ các gene đơn lẻ mà còn cả toàn bộ hệ gene hay không.

Vì ban đầu trí tuệ nhân tạo chỉ có thể xử lý các bộ gene nhỏ, các nhà khoa học đã quyết định thử tạo ra virus. Trong khi bộ gene người chứa hơn ba tỷ nucleotide, nhiều loại virus chỉ có bộ gene dài vài nghìn nucleotide.

“Tôi cảm thấy đây là bước đi hiển nhiên,” - Samuel King, nghiên cứu sinh tại Đại học Stanford và là tác giả của nghiên cứu, cho biết. Anh và các đồng nghiệp đã huấn luyện Evo thêm một lần nữa, lần này tập trung vào 11 gene của Phi X-174 và khoảng 15.000 họ hàng gần nhất của nó. Nhà nghiên cứu Samuel King cho biết, họ đưa ra lựa chọn này một phần vì các nhà khoa học hiểu rất rõ về Phi X-174, sau khi đã nghiên cứu nó gần một thế kỷ. Và vì nó là một loại thực khuẩn thể chỉ lây nhiễm vi khuẩn E. coli, họ biết rằng các loại virus tương tự như nó sẽ an toàn.

Sau khi Evo làm quen với bộ gene của Phi X-174 và các cá thể cùng họ, các nhà nghiên cứu đã khuyến khích mô hình này viết ra các phiên bản mới của riêng nó. Evo đã tạo ra 700.000 phiên bản tiềm năng và các nhà khoa học chỉ theo đuổi những phiên bản có vẻ như có khả năng thành công cao nhất. Họ đã tạo ra các phân tử DNA từ 285 trình tự được Evo đề xuất. Khi các bộ gene đó sẵn sàng để thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã cấy chúng vào vi khuẩn, rồi phân tán chúng khắp các đĩa petri (đĩa thí nghiệm).

Trong nhiều đĩa thí nghiệm, vi sinh vật phát triển một cách yên bình - bộ gene của Evo đã bị lỗi. Nhưng trong một đĩa thí nghiệm, các nhà nghiên cứu nhận thấy những dấu hiệu rõ ràng của virus đang nhân lên. ADN mà các nhà khoa học cấy vào vi khuẩn đã tạo ra các lớp vỏ protein chứa gene virus. Các virus thoát ra khỏi tế bào, để lại những lớp vỏ bị vỡ của vật chủ đã chết.

Khi các nhà nghiên cứu thử nghiệm thêm nhiều bộ gene, họ thấy nhiều dấu hiệu rõ ràng hơn. Tổng cộng, họ phát hiện ra rằng 16 bộ gene của Evo có khả năng tạo ra các virus mới. Chúng tỏ ra bền bỉ không kém gì các chủng tự nhiên. Trên thực tế, một số còn sinh sôi nhanh hơn cả Phi X-174.

Các nhà khoa học sẽ phải tiến hành thêm nhiều thí nghiệm để tìm hiểu xem Evo có đạt được tỷ lệ thành công tương tự nếu được huấn luyện trên các nhóm virus khác hay không. Nếu vậy, Tiến sĩ Crook kỳ vọng rằng các nhà khoa học có thể tìm ra một số virus do AI tạo ra có thể trở thành công cụ hữu ích cho y học và công nghệ sinh học. “Rất nhiều nghiên cứu khoa học của chúng ta dựa trên virus như một công nghệ. Ví dụ, để điều trị những người mắc các rối loạn di truyền, các bác sĩ sẽ đưa gene vào virus, sau đó virus sẽ vận chuyển chúng vào tế bào.” - Tiến sĩ Crook cho biết.

Nhưng cùng với niềm hy vọng đó, thành công ban đầu của Evo đã làm dấy lên lo ngại rằng trí tuệ nhân tạo có thể được sử dụng để tạo ra các mầm bệnh nguy hiểm. Tiến sĩ Moritz Hanke cho rằng các nhà nghiên cứu có thể đặt những câu lệnh nguy hiểm. “Ví dụ, họ có thể nói rằng: “Này, mô hình ngôn ngữ gene, hãy tạo cho tôi một bộ gene cúm đã được sửa đổi để dễ lây lan hơn hoặc gây chết người hơn”. - Tiến sĩ Moritz Hanke cho biết.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho biết, họ hiểu về các mối nguy hiểm tiềm tàng khi họ huấn luyện Evo. Do vậy, họ không cung cấp cho mô hình dữ liệu về các loại virus lây nhiễm cho con người và họ đã loại trừ các loại virus tương tự lây nhiễm cho các loài động vật, thực vật và nấm khác. Do đó, Evo không thể tạo ra bộ gene của các loại virus có thể đe dọa con người. Một thành viên của nhóm nghiên cứu – Tiến sĩ Brian Hie, một nhà sinh học tính toán (computational biologist) tại Đại học Stanford (Hoa Kỳ), cho biết, họ cũng muốn cẩn thận một chút.

Tiến sĩ Hanke khen ngợi Tiến sĩ Hie và các đồng nghiệp vì đã thực hiện biện pháp phòng ngừa đó. Ông nói: “Tôi nghĩ điều đó rất đáng khen ngợi, bởi vì họ không nhận được bất kỳ hướng dẫn nào về những việc họ nên làm.”

Tiến sĩ Hanke cũng lưu ý rằng, Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ (the National Institutes of Health) đã ban hành một chính sách mới nhằm ngăn chặn các nghiên cứu khoa học sự sống có rủi ro cao. Chính sách này sẽ cấm các nhà khoa học tiến hành các thí nghiệm làm cho các tác nhân sinh học trở nên nguy hiểm hơn. Tuy nhiên, nghiên cứu dựa trên máy tính - chẳng hạn như tạo ra ADN virus bằng trí tuệ nhân tạo, không bị cấm theo chính sách này trừ khi nó liên quan đến một thực thể đáng lo ngại.

Rất dễ để nhận biết liệu một loại virus tự nhiên như bệnh đậu mùa có phải là mối nguy hiểm hay không. Nhưng Tiến sĩ Hanke cho biết không có sự đồng thuận nào về việc đánh giá mức độ nguy hiểm tiềm tàng của một loại virus được tạo ra bởi mô hình trí tuệ nhân tạo. “Điều tôi chưa từng thấy trước đây có nguy hiểm gì chứ?” Tiến sĩ Hanke đặt câu hỏi.