[新聞] AI破解超級細菌難題！科學家十年磨一劍

作者badruid (Gryphon)

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標題[新聞] AI破解超級細菌難題！科學家十年磨一劍

時間Wed Mar 19 15:03:16 2025

備註請放最後面違者新聞文章刪除 1.媒體來源:科學人科學快訊 2.記者署名: 郭毓璞 2025.03.18 3.完整新聞標題: AI破解超級細菌難題！科學家十年磨一劍，AI僅需兩天？ 4.完整新聞內文: https://www.scitw.cc/posts/20250318-18014 隨著AI技術的再突破，科學家們過去需耗費數十年才能解決的難題，現在能在短短幾天內獲得解答，簡直是精神時光屋。熱愛科學的你我應該都會同意，一個重要的科學發現和研究需要很多時間，有些諾貝爾獎的難題甚至是科學家皓首窮經、花上數十年實驗和研究才會有成果。但現在，科技進步的進展飛快，有如高鐵掛turbo。繼去年10月奪下諾貝爾化學獎、改變蛋白質摺疊研究的AlphaFold 後，Google今年二月又推出了一個超乎想像的「共同科學家」（co-scientist）AI 系統，在短短兩天內，就破解了一個讓科學家們苦思了十年的超級細菌難題！此消息一出，在科學界投下了一顆震撼彈，將澈底改變科學研究的樣貌！科學家的「AI神隊友」登場「共同科學家」可不僅是一個和你聊天或生成各種圖片的生成式AI，它被定位為科學家的協作工具，目的是協助專家們提出新的科學假說和研究計畫，加速科學和生物醫學的發現進程，而不是要取代科學研究。這個「共同科學家」的運作過程就像一個實驗室的研究團隊，系統中有數個不同專業的「AI 代理人」（AI agent），每個代理人都負責模擬科學研究過程中的不同環節，負責假說生成、反思驗證、結果排序與推理等關鍵步驟。當研究人員用自然語言輸入他們的研究目標，例如「我想更好地了解會引起疾病之微生物的傳播鏈」，這個AI就會扮演起科學家開始運作。在眾多AI代理人中最值得一題的是「監督」（Supervisor）代理人，它會將研究目標拆解成具體的計畫，將不同的AI代理人分配到工作流程中，有效地分配資源。這個系統會反覆運算，持續推理、演進與優化結果。更厲害的是，「共同科學家」還能連結公開科學論文、專家資料庫和其他工具（例如AlphaFold），在其中搜尋資訊或進行分析，最後為研究人員提供一系列附有解釋和來源參照的假說，讓科學家可以進一步完善這些想法，並著手進行實驗。「超級細菌」來勢洶洶，數百萬人因此喪命！讓我們回頭談談本次研究的主角，也就是讓科學家們搏鬥了數十年的超級細菌（superbug）到底是什麼吧？超級細菌是由於人類濫用和誤用抗生素，而產生對多種抗生素抗藥性（anti microbial resistance, AMR）的突變病菌（大多是細菌，但也有可能是病毒或其他的微生物），對人類而言是個魔王般的角色，但換個角度看可能是從微生物界的超級英雄。當人類遭到超級細菌感染而致病，我們現有的抗生素幾乎拿它沒轍，簡直就像拿水槍去撲滅森林大火一樣無力。根據美國疾病防制中心（CDC）2019 年的報告，超級細菌在當年在全球就直接導致了至少 127 萬人死亡，對人類健康構成了極大的威脅。因此，科學家們一直努力想找出讓這些病菌產生抗藥性的機制，以及它們是如何在不同細菌種類之間傳播的。這次，「共同科學家」挑戰的，正是困擾了英國倫敦帝國學院（Imperial College London ）佩納德斯（José R Penadés）教授及其團隊長達十年的難題。他們一直在研究一種名為cf -PICI的病毒，尤其想了解它們如何獲得感染多種細菌物種的能力。這個問題非常複雜，牽涉到基因轉移的機制以及細菌如何演化出抗藥性。佩納德斯教授的團隊花了整整十年時間，才透過實驗證明他們的假設是正確的：這些病毒能夠從不同的病毒那裡獲取「尾巴」，這些尾巴就像是進入不同宿主細菌的「鑰匙」，讓它們能夠在不同物種之間傳播。這個突破揭示了一種先前科學界未曾了解的「水平基因轉移」（horizontal gene transfer）機制，水平基因轉移指的是基因在不同細菌、病毒或微生物間的非親代傳遞過程，這一過程可能加速抗藥性基因的擴散。不過在他們公開發表研究結果之前，研究團隊決定用這個他們獨有的、尚未公開的難題來測試 Google 的「共同科學家」。他們給 AI 系統輸入了一個簡短的提示，詢問關於他們一直在研究的核心課題。結果令人難以置信——僅僅過了兩天，「共同科學家」就提供了一些建議，其中排序最前的答案之一，竟然與他們耗費十年才得出的結論完全一致！佩納德斯對此相當震驚，他甚至寫信給Google確認他們是否取得了他電腦中的研究資料，但 Google否認此事。他事後回憶當時的心情：「當時我正和某人一起購物，我說，『請給我一小時，讓我一個人靜一靜，我需要消化一下這件事。』」目前，研究團隊將這個令人震驚的結果發表在預印本平台《bioRxiv》上，吸引了全球科學界的目光。對於AI竟能在如此短的時間內解決一個複雜的科學難題，當事研究者除了驚訝，也表達出對 AI在科學研究中潛力的肯定。佩納德斯說：「這實際上意味著這個演算法能夠查看所有現有證據、分析可能性、提問、設計實驗並提出與我們經過多年艱苦科學研究得出的相同假設，但所需時間簡直鳳毛麟角。」他的同事達科斯塔（Tiago Dias da Costa）也表示：「我們的研究結果顯示，人工智慧具有整合所有可用證據並引導我們關注最重要的問題和實驗設計的潛力。如果這個系統能像我們希望的那樣運作良好，將改變所有研究流程：排除所有『死路』，有效地使科學家以非凡的速度前進」。難道科學家們要失業了嗎？佩納德斯提醒，即使有了共同科學家的幫助，實際進行實驗驗證仍然是必要的，但AI可以幫助他們更快地提出正確的假設，從而節省多年的研究工作。他甚至興奮地說：「我覺得這絕對會改變科學，我站在一個雄偉無比的奇觀之前，能成為其中的一部份我感到非常高興。這就像你有機會參加歐洲冠軍聯賽一樣。」當然，「共同科學家」展現的威力也引發了一些討論。有人擔心 AI 可能會取代科學家的工作，也有人關注 AI 輔助研究的準確性和可重複性，將之視為一個極其強大的工具，幫助科學家們加速研究進程。 Google也表示，他們會負責任地探索「共同科學家」作為科學家輔助工具的潛力，並將透過「信任測試計畫」（Trusted Tester Program）開放給研究機構體驗，以便更廣泛地評估其優勢和侷限。無論AI是否真的會取代科學家的工作，帶來全新的典範轉移，都將是未來科學界必須面對的重大問題。 5.資料來源： Penades, J. R., Gottweis, J., He, L., Patkowski, J. B., Shurick, A., Weng, W. H. , ... & Costa, T. R. (2025). AI mirrors experimental science to uncover a novel mechanism of gene transfer crucial to bacterial evolution. bioRxiv, 2025-02. doi : https://doi.org/10.1101/2025.02.19.639094 Google's AI 'co-scientist' cracked 10-year superbug problem in just 2 days AI cracks superbug problem in two days that took scientists years Accelerating scientific breakthroughs with an AI co-scientist Google 推出「co-scientist」系統，由 AI 代理人生成科學假說、研究計畫 6.備註: 10年的研究，現在AI兩天就幫你算出來了，只剩下實驗驗證需要你自己做而已，這前進的幅度還是令人難以想像 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 39.9.35.7 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Gossiping/M.1742367799.A.82B.html

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