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斯坦福与 Arc Institute 用 AI 设计全新病毒基因组,16 种在实验室成功杀死细菌

The Decoder:AI News(RSS)Aioga 编辑团队2026-08-07T12:50:56.000Z热度 72

斯坦福大学与 Arc Institute 团队用 AI 模型 Evo 从零设计完整病毒基因组,并在实验室构建出 16 种自然界不存在的功能性病毒。Evo 提出 70 万个候选基...

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今日 AI 情报摘要

斯坦福大学与 Arc Institute 团队用 AI 模型 Evo 从零设计完整病毒基因组,并在实验室构建出 16 种自然界不存在的功能性病毒。

Evo 提出 70 万个候选基因组,团队仅筛选最有希望的 285 个序列合成并植入细菌,其中 16 个成功复制并杀死宿主。 该研究已通过同行评审发表于《Science》,但 Evo 未接受人类病原体数据训练,且能否推广至其他病毒类群仍是未知数。 🔗 阅读原文 via AIHOT · https://aihot.virxact.com/items/cmsiys4dz1yqironkuitnfi7t

中文正文 · AI 翻译

斯坦福大学和Arc研究所的一个团队让一个人工智能模型从零设计完整的病毒基因组,然后在实验室中构建了16种功能性病毒,这些病毒在自然界中并不存在。这项工作此前仅以预印本的形式发布。现在,它已通过同行评审并发表在《科学》杂志上:http://www.science.org/doi/10.1126/science.aec2657。

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《纽约时报》报道了新的细节,特别是关于命中率:https://www.nytimes.com/2026/08/06/science/ai-viruses-bacteria-arc.html。该模型名为Evo,提出了700,000种可能的基因组。团队只追踪了最有前景的候选基因组,对285条序列进行了DNA化学合成,并将其插入细菌中。其中16条产生了能够复制的病毒。预印本中提到合成了302条基因组。

训练过程也变得更加清晰。Evo首先从数百万种动物、植物、微生物和病毒中约九万亿个核苷酸中学习,获取贯穿整个生命树的模式。只有在此之后,才进行第二轮、专门的训练,使用噬菌体Phi X-174的11个基因及约15,000个其最接近的亲属。对于博士生兼共同作者Samuel King来说,这是合乎逻辑的步骤。他说:“这感觉就是显而易见的下一步。”

最终得到的病毒也不仅仅是弱化的复制品。它们证明同自然病毒一样强健,有些甚至比Phi X-174复制得更快。“它们不仅仅是现有病毒的病弱版本,”牛津大学未参与该研究的蛋白质化学家Oliver Crook说。曼彻斯特大学的合成生物学家Patrick Cai称这项工作是“一个重要的里程碑”。

不过,Crook提醒不要过度期待。人工智能并没有发明任何基理上全新的东西。这些病毒与自然种类非常相似:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.12.731871v1,并依赖相同的生物学原理。Evo是否在其他病毒组中同样成功仍是一个悬而未决的问题。如果成功,结果可能为医学和生物技术提供有用工具。Crook说:“我们的很多科学研究都依赖病毒作为技术。”

生物安全监管的漏洞现在比以往任何时候都更明显。美国国立卫生研究院(NIH)在七月底发布了一项关于高风险生命科学研究的政策:https://www.nih.gov/about-nih/nih-director/statements/announcement-release-us-government-policy-stopping-high-risk-life-sciences-research。该政策禁止将病原体变得更具危险性的实验。但该机构表示,纯计算性工作,即在计算机上设计病毒 DNA 的工作,并不在其涵盖范围内,“除非它涉及关注的实体”。

问题显而易见。对于天花病毒,这种分类非常明确。而对于从 AI 模型生成的病毒,则不然。约翰霍普金斯大学健康安全中心的 Moritz Hanke 问:“我从未见过的东西,其风险是什么?”他认为研究进程与相关防护措施之间存在很大差距。“这之间存在巨大的脱节。”他设想的一种滥用情景是:“你可能会说,‘嘿,基因组语言模型,为我生成一个可以增加传播性或致死性的流感基因组。’”

该团队自行采取了预防措施。在训练过程中,Evo 没有使用感染人类的病毒的数据,也没有使用来自动物、植物或真菌的相关病原体的数据。这意味着该模型一开始就无法生成这些基因组。斯坦福大学的计算生物学家及研究共同作者 Brian Hie 表示:“我们只是想格外小心。”Hanke 称这是“相当值得称赞的”,尤其是因为没有任何官方规定要求这样做。他说:“因为他们没有从任何地方得到关于应该做什么的指导。”

2025年9月21日的原始文章:

加利福尼亚的一支研究团队使用人工智能设计了能够杀死细菌的活病毒,他们称之为“完整基因组的首次生成设计”。根据《麻省理工科技评论》的报道,该项目标志着迈向 AI 设计生命形式的早期一步。

这项工作由斯坦福大学和非营利组织Arc Institute的科学家完成。在一篇预印本论文中:https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.09.12.675911v1,他们描述了一个人工智能系统如何为病毒提出新的基因密码。团队随后将其中302个设计化学打印为DNA链,并将其暴露于大肠杆菌中。由AI生成的16种病毒成功复制并破坏了其细菌宿主。

“这非常惊人,实际上亲眼看到这个AI生成的球体,”负责Arc Institute实验室的Brian Hie说道,这间实验室正是病毒产生的地方。

该项目的核心是一种名为Evo的人工智能:https://the-decoder.com/evo-2-an-ai-model-that-understands-the-language-of-life/,它的功能类似大型语言模型,但训练对象是生物学而非文本。Evo没有从书籍和文章中学习,而是从大约两百万个噬菌体基因组中接受训练。在这项研究中,研究人员让它设计phiX174的变体,这是一种只包含11个基因、约5000个DNA字母的简单噬菌体。

纽约大学朗格健康中心的生物学家Jef Boeke将该项目描述为迈向AI设计生命的“令人印象深刻的第一步”,即使病毒本身在技术上并不算活体。他说AI的表现“出乎意料的好”,其设计“令人意外”,在基因顺序和排列上作出了人类科学家未曾考虑的改变。

并非所有人都信服。合成DNA的先驱J. Craig Venter称这种方法“只是加快了的试错实验”。他的实验室曾通过类似过程创建合成细胞,但过程更加缓慢,需要手工查阅科学文献。

该技术可能具有重大应用。医生长期以来尝试过噬菌体疗法,以治疗多药耐药的细菌感染。病毒也是基因治疗中的关键工具,用于将新基因传递到人体细胞中。AI设计的病毒可能使这两种方法更加有效。

但风险同样明显。团队刻意避免让Evo接受人类病原体的训练。即便如此,Venter对如果用同样的方法对危险病毒如天花或炭疽进行实验可能发生的情况表示“严重关切”。他表示:“我特别呼吁在任何病毒增强研究中保持极度谨慎,尤其是随机增强的时候,因为你根本不知道会得到什么。”

将该方法扩展到活细胞也要复杂得多。像大肠杆菌这样的细菌,其DNA数量大约是phiX174的1000倍。“复杂性将从令人震惊的程度跃升到远远超过宇宙中亚原子粒子数量的水平,”Boeke警告道。

尽管如此,Ginkgo Bioworks的首席执行官Jason Kelly认为,追求AI设计的细胞应该成为国家优先事项。他设想了自动化实验室,可以持续测试AI生成的基因组设计,并将结果反馈到模型中。“这将是国家级的科学里程碑,因为细胞是所有生命的组成基础,”他说。“美国应该确保我们率先实现这一目标。”

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情报判断

Aioga 编辑摘要

斯坦福大学与 Arc Institute 团队使用 Evo 设计完整病毒基因组,从约70万个候选中筛选并合成285个序列,最终有16个在细菌中形成可复制并杀死宿主的病毒。研究已通过同行评审并发表于《Science》。

背景分析

Evo 先从约9万亿个核苷酸中学习生命序列模式,随后使用噬菌体 Phi X-174 的11个基因及约1.5万个近缘序列进行专门训练。团队表示,训练数据排除了感染人类的病毒及相关动植物、真菌病原体。

Aioga 观点

Aioga 判断,这项研究的重要性在于生成模型的输出已从候选序列进入实验验证阶段,但结果不等于 AI 创造了全新生物学机制。外部研究者指出,这些病毒仍与天然物种非常相似,并依赖相同的生物学基础。

影响与后续

该成果可能为医学与生物技术中的病毒工具研究提供新路径,但其对其他病毒类群是否同样有效仍未确定。值得关注的是,现有高风险生命科学政策对纯计算式病毒 DNA 设计的覆盖存在材料所述的监管空白。 后续应关注该方法能否在其他病毒类群中复现、候选筛选与实验成功率是否稳定,以及计算设计如何纳入生物安全治理。对模型训练数据的排除范围、合成环节审查和风险实体认定也需要更明确的规则。

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