Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie chemii trafiła do trzech naukowców: Demisa Hassabisa, Johna M. Jumpera i Davida Bakera. Pierwsza dwójka związana jest z zespołem Google DeepMind, który odpowiada m.in. za rozwój sztucznej inteligencji. Nagrodzona praca, projekt AlphaFold, może zrewolucjonizować przewidywanie trójwymiarowych struktur białek. Opracowana metoda wykorzystuje sztuczną inteligencję korzystającą z zaawansowanych sieci neuronowych. Na sukces projektu docenionego najwyższą możliwą nagrodą w nauce wpływ miały prace zespołu DeepMind, częściowo związane także z generatywną sztuczną inteligencją i rozwojem Google Gemini. To pierwszy, ale z pewnością nie ostatni raz, kiedy projekt związany z AI uhonorowany jest nagrodą Nobla.
Nagroda Nobla z chemii dla pracowników Google DeepMind
Nagroda Nobla powędrowała m.in. do pracowników Google DeepMind za stworzenie przełomowego modelu AI, AlhpaFold. Demisa Hassabis i John M. Jumper od lat związani są z rozwojem sztucznej inteligencji. Trzecim laureatem został David Baker z Uniwersytetu Waszyngtońskiego, nagrodzony za prace nad komputerowym projektowaniem białek. Wyróżniony wynalazek, AlphaFold, bazuje na analizie sieci neuronowych z wykorzystaniem sztucznej inteligencji w celu identyfikowania struktur aminokwasów.
Proces przewidywania struktur białkowych przed pojawieniem się nagrodzonego systemu był niezwykle czasochłonny i złożony. Ma ogromne znaczenie dla medycyny zarówno w znajdowaniu nowych metod leczenia, jak i diagnostyce oraz potencjalnie – genetyce. Przewidywanie struktury białek ma fundamentalne znaczenie dla zrozumienia ich funkcji i roli w organizmach żywych, co z kolei może prowadzić do opracowania skuteczniejszych leków i terapii. Po opracowaniu przez pracowników Google DeepMind AlphaFold ponad 2 miliony badaczy z 190 krajów ma dostęp do przełomowej technologii, która otwiera nowe możliwości w naukach medycznych.
Nagroda Nobla to bez wątpienia najważniejsze, ale nie jedyne wyróżnienie, na które zapracował zespół. Wcześniej otrzymane nagrody to m.in. Albert Lasker Basic Medical Research Award, Breakthrough Prize in Life Sciences czy Clarivate Citation Laureate. Sukces tej technologii pokazuje ogromny potencjał sztucznej inteligencji w dalszym rozwoju nauk medycznych. Nie byłoby jednak tego sukcesu, gdyby nie prace nie tyle związane z naukami medycznymi, co z generatywną sztuczną inteligencją i modelami językowymi, które od końca 2022 r. (premiera ChatGPT) zrewolucjonizowały szereg branż na świecie. O siostrzanym systemie tych samych twórców pisaliśmy w artykule pt.: Sztuczna inteligencja projektuje białka. Czy AlphaProteo wyleczy nas z raka?
Sztuczna inteligencja wyleczy nas z chorób
Opracowane przez DeepMind AlphaFold oferuje możliwość przewidywania trójwymiarowych struktur aminokwasów z dokładnością zbliżoną do wyników uzyskanych eksperymentalnie. Narzędzie znacznie przyspiesza badania nad genetyką, mechanizmami chorób czy projektowaniem leków. Podstawą działania AlphaFold jest zaawansowana sztuczna inteligencja wykorzystująca sieci neuronowe z mechanizmem atencji (w pewnej formie system ten posiada również model GPT OpenAI). System ten analizuje sekwencje aminokwasów, tworząc mapę kontaktów między resztami aminokwasowymi. Po iteracyjnym procesie obliczeniowym AlphaFold jest w stanie dokonywać predykcji struktur białek, które mogą obejmować również złożone interakcje, takie jak połączenia białek z DNA czy RNA.
Badania testowe AlphaFold potwierdziły ogromną skuteczność nowego modelu pracy. Co więcej, metody te szybko uległy popularyzacji za sprawą publicznego udostępnienia prognoz opracowywanych przez AlphaFold już w 2021 r. Wtedy również opublikowany jest artykuł na temat skuteczności modelu w najbardziej prestiżowym czasopiśmie naukowym z zakresu nauk o życiu: Nature. Najnowsza wersja, opublikowana na początku 2024 r., to już trzecia iteracja. Ciekawostką jest fakt, że to nie ona podlegała ocenie Komitetu Noblowskiego, lecz poprzednia wersja. AlphaFold 3 jest jednak znacznie bardziej rozbudowanym systemem, obejmującym także złożone kompleksy białkowe oraz interakcje z DNA i RNA. Udoskonalona precyzja technologii otwiera drzwi do kolejnych możliwych zastosowań, takich jak projektowanie biomateriałów.
Kontrowersje wokół Nobla za rozwój sztucznej inteligencji
Prezentacja laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie chemii nie obyła się bez kontrowersji. W środowisku naukowym coraz silniejsza jest grupa sceptyków, którzy obawiają się dalszego, niekontrolowanego rozwoju technologii AI. Do takich osób zalicza się jeden z tegorocznych laureatów w dziedzinie fizyki, Geoffrey Hinton.
Choć Hinton uznawany jest za pioniera w dziedzinie uczenia maszynowego, a najwyższe wyróżnienie zawdzięcza „fundamentalnym odkryciom i wynalazkom umożliwiającym uczenie maszynowe z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych”, jest jednocześnie tym, kto najsilniej wyraża obawy związane z niebezpieczeństwem, jakie AI może stanowić dla ludzkości. W swoich wypowiedziach Hinton ostrzega, że najnowsze modele językowe już teraz są blisko poziomu ludzkiej inteligencji, a w przyszłości mogą stanowić zagrożenie egzystencjalne dla człowieka.
Noblista uznawany jest przez prasę jako “czołowy doomer AI”, ale stanowisko to podziela coraz więcej naukowców, co można było zaobserwować w dyskusji poświęconej tegorocznej gali. Podkreśla się, że związek między sieciami neuronowymi a funkcjonowaniem ludzkiego mózgu jest wciąż niejasny i że nie powinno się bezkrytycznie utożsamiać tych modeli z rzeczywistą inteligencją. Dyskusja na temat ryzyk związanych z rozwojem sztucznej inteligencji bez wątpienia będzie się toczyć nadal.
Kolejne, przełomowe narzędzia AI
Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie chemii jest dowodem na ogromny potencjał sztucznej inteligencji w nauce. Dokładne przewidywanie struktur białek, kluczowych elementów w organizmach żywych, może bowiem pomóc naukowcom lepiej zrozumieć mechanizmy chorób oraz zaprojektować bardziej skuteczne i ukierunkowane leki. Dokładniejsze możliwości analizy połączeń aminokwasów umożliwiają odkrywanie nowych enzymów i białek, co logarytmicznie przyspiesza opracowywanie skutecznych terapii.
AlphaFold już teraz jest podstawą kolejnych narzędzi AI. Wiele z nich opracował jeden z laureatów, David Baker. Odpowiada on m.in za stworzenie szeregu programów Rosetta oraz ProteinMPNN, które pozwalają na komputerowe projektowanie nowych białek w sposób dotychczas nieosiągalny dla naukowców. Przełom widoczny jest również w procesie tworzenia białek syntetycznych, które umożliwiałyby kierunkowe terapie i eliminowanie białek związanych z chorobami w żywych komórkach. Docelowo może to zniwelować znaczenie różnych uwarunkowań genetycznych. Innymi słowy, AlphaFold otworzyło rozdział w historii współczesnego transhumanizmu, który może doprowadzić do przełomowych wynalazków ratujących ludzkie życie.
Nagroda Nobla dla sztucznej inteligencji. Podsumowanie
W ramach skrótu myślowego można przyjąć, że najnowszy Nobel w dziedzinie chemii po raz pierwszy w historii otrzymała sztuczna inteligencja. Nie byłoby tego sukcesu, gdyby nie prace nad pierwszymi modelami językowymi. Pod wieloma względami AlphaFold i modele GPT, rozwijane m.in. przez OpenAI, mają pewne podobieństwa. Obydwa mechanizmy wykorzystują zaawansowane sieci neuronowe do przetwarzania ogromnych zbiorów danych (języka naturalnego w przypadku GPT i danych struktur białkowych w przypadku AlphaFold). Obydwa modele wyposażone są także w unikatowe mechanizmy atencji, które umożliwiają analizowanie i rozpoznawanie wzorców.
Jednak AlphaFold koncentruje się na znacznie bardziej niszowym i zaawansowanym problemie. Opracowany model w ramach treningu posiadł wiedzę dotyczącą wszystkich dotychczas odkrytych przez naukowców struktur białek i sekwencji aminokwasów. To jednak, że jest w stanie samodzielnie odkrywać nowe, wynika z niezwykle skutecznego mechanizmu atencji i działania sieci neuronowych. Czy Nobel jest zasłużony? Z pewnością. AlphaFold już teraz rewolucjonizuje nauki medyczne. Przewidywanie struktur białek z dużą dokładnością przyspiesza rozwój nowych terapii i opracowywania nowych leków, w tym również związanych z leczeniem chorób onkologicznych. W ten sposób sztuczna inteligencja dosłownie zaczyna mieć udział w ratowaniu naszego życia.
