如果你是一名分子生物學(xué)家，想要啟動(dòng)一個(gè)項(xiàng)目來尋找一種新出現(xiàn)傳染病的治療方法。那么，你除了需要病毒學(xué)家和免疫學(xué)家的專業(yè)知識(shí)，還需要生物信息學(xué)專家來幫助分析數(shù)據(jù)并從中得出結(jié)論。
然而，如果你缺乏組建一個(gè)大型多學(xué)科團(tuán)隊(duì)的資源或人脈，此時(shí)應(yīng)該怎么辦？
斯坦福大學(xué)和陳-扎克伯格生物中心的研究人員現(xiàn)在為這一難題提供了一個(gè)新穎的解決方案：一個(gè)由人工智能驅(qū)動(dòng)的虛擬實(shí)驗(yàn)室。這個(gè)由一組具有不同學(xué)科專業(yè)知識(shí)的"AI 科學(xué)家"（AI智能體）組成的虛擬實(shí)驗(yàn)室，能夠通過制定、完善并執(zhí)行復(fù)雜的研究策略來解決復(fù)雜且開放性的科學(xué)問題，這些"AI 科學(xué)家"甚至能夠進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證。
這項(xiàng)研究于 2025 年 7 月 29 日在線發(fā)表于國際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Nature 上，論文題為：The Virtual Lab of AI agents designs new SARS-CoV-2 nanobodies。論文作者為斯坦福大學(xué) James Zou 團(tuán)隊(duì)與陳-扎克伯格生物中心 John E. Pak 團(tuán)隊(duì)。
該研究通過基于 AI 智能體的虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，僅花費(fèi)了幾天時(shí)間，就自主設(shè)計(jì)出了新型納米抗體，并在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證中顯示出能夠與 SARS-CoV-2 突變株的刺突蛋白結(jié)合。
該研究開發(fā)了一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上，人類用戶創(chuàng)建一個(gè) AI 智能體作為"首席科學(xué)家智能體"（PI Agent），該"首席 AI 科學(xué)家"會(huì)召集并指揮一組模擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中各種專業(yè)研究角色的"專家智能體"（Specialist Agent）。
人類科學(xué)家只需提出一個(gè)科學(xué)問題，然后監(jiān)督由"首席 AI 科學(xué)家"與其領(lǐng)導(dǎo)的"專家智能體"團(tuán)隊(duì)交流想法以及推進(jìn)研究的會(huì)議。這些 AI 智能體由大語言模型（LLM）運(yùn)行，賦予它們科學(xué)推理和決策能力。
除了"首席科學(xué)家智能體"和"專家智能體"（免疫學(xué)家、機(jī)器學(xué)習(xí)專家、計(jì)算生物學(xué)家）之外，該虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)還包括一個(gè)"科學(xué)評(píng)論員智能體"（Scientific Critic Agent），這是一個(gè)通才，其職責(zé)是提出尖銳的問題，并在過程中注入一定的懷疑精神。這個(gè)"科學(xué)評(píng)論員智能體"相當(dāng)重要，能夠減少 AI 的幻覺。
需要指出的是，盡管人類科學(xué)家參加了這些 AI 智能體召開的會(huì)議，并在在關(guān)鍵時(shí)刻提供了指導(dǎo)，但人類科學(xué)家的話語僅占所有對(duì)話的大約 1%。絕大多數(shù)的討論、決策和分析都是由這些 AI 智能體自行完成的。
接下來，研究團(tuán)隊(duì)利用該虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)研究了一個(gè)緊迫的問題：設(shè)計(jì)抗體或納米抗體來與新冠病毒（SARS-CoV-2）新突變株的刺突蛋白（S 蛋白）結(jié)合。
結(jié)果顯示，僅僅幾天時(shí)間，虛擬實(shí)驗(yàn)室就設(shè)計(jì)并實(shí)施了一條創(chuàng)新的計(jì)算流程，并設(shè)計(jì)出了 92 種新型納米抗體，其中兩種納米抗體在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證中顯示能夠與新冠病毒新突變株的刺突蛋白結(jié)合。
論文共同通訊作者 John E. Pak 表示，曾經(jīng)這只是一個(gè)瘋狂的科學(xué)幻想，如今卻已成現(xiàn)實(shí)，這些 AI 智能體設(shè)計(jì)出的流程相當(dāng)有創(chuàng)意，但同時(shí)又非常合理，而且速度極快。此外，這些 AI 智能體在相互交流中，竟然真的能夠提出類似于人類科學(xué)家會(huì)想到的東西，這相當(dāng)令人震驚。他還表示，不必?fù)?dān)心 AI 科學(xué)家會(huì)取代人類科學(xué)家，實(shí)際恰恰相反，這些 AI 科學(xué)家作為合作者，只會(huì)增強(qiáng)人類科學(xué)家的工作，幫助提供更多的想法以供實(shí)驗(yàn)室測試。
論文共同通訊作者 James Zou 表示，這是首次證明自主 AI 智能體能夠從頭到尾真正解決一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的科學(xué)研究。這些 AI 智能體在復(fù)雜問題上做出了明智的決策，并能夠迅速設(shè)計(jì)出數(shù)十種蛋白質(zhì)候選物，然后我們可以在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行驗(yàn)證。這項(xiàng)研究展示了一種新范式--AI 不只是我們在研究中用于特定步驟的工具，它實(shí)際上可以成為整個(gè)研究過程的主要驅(qū)動(dòng)力，從而促成新發(fā)現(xiàn)。此外，該研究中的虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)是為生物醫(yī)學(xué)研究問題而設(shè)計(jì)的，但其可適當(dāng)修改后應(yīng)用于更廣泛的科學(xué)領(lǐng)域。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09442-9
合作咨詢
肖女士
021-33392297
Kelly.Xiao@imsinoexpo.com
2006-2025 上海博華國際展覽有限公司版權(quán)所有（保留一切權(quán)利）
滬ICP備05034851號(hào)-57
