AI trong y sinh: ranh giới giữa phép màu và thảm họa

Tại một phòng thí nghiệm ở phía nam San Francisco, nhóm nhà khoa học đang cố gắng đào tạo thế hệ kế nhiệm, nhưng không phải con người mà là robot.

Các kỹ thuật viên đeo găng tay tích hợp cảm biến áp suất và camera trên cổ tay để cân bột, rót chất lỏng vào ống nghiệm và phân tích kết quả bằng AI nhằm tìm ra phương pháp phát triển thuốc mới. Dữ liệu thu thập từ cảm biến được đưa vào phần mềm, làm cơ sở xây dựng phòng thí nghiệm tự động, nơi kỹ thuật viên robot có thể tiến hành thí nghiệm liên tục cả ngày lẫn đêm, theo Telegraph.

Warp Sciences, công ty đứng sau dự án, hy vọng hệ thống giúp giảm đáng kể chi phí thử nghiệm thuốc. Startup này do cựu giám đốc sản phẩm Anthropic Kevin Weil thành lập và đã huy động thành công 215 triệu USD ngay trong vòng gọi vốn đầu tiên.

Thành tựu của AI trong y sinh

Sau khi làm đảo lộn giới lập trình, an ninh mạng và toán học, AI đang tiến đến lĩnh vực sinh học và y học. Trong đó, nhiều công ty AI cho rằng việc tìm ra phương pháp chữa trị ung thư là một trong những mục tiêu lớn nhất.

"Chúng tôi tin AI sẽ thúc đẩy lĩnh vực sinh học và y học, thậm chí tìm ra cách chữa những căn bệnh đã hoành hành nhân loại hàng thiên niên kỷ", 7 nhà sáng lập Anthropic viết trong hồ sơ đăng ký phát hành cổ phiếu lần đầu ra công chúng (IPO) tuần trước.

Larry Ellison, CEO Oracle, dự đoán AI sẽ cho phép tạo ra vaccine "cá nhân hóa" chống ung thư, được sản xuất trong vòng 48 giờ. Demis Hassabis, cựu giám đốc Google DeepMind và hiện lãnh đạo startup khám phá thuốc bằng AI Isomorphic Labs, cho rằng tất cả bệnh tật có thể được chữa khỏi trong vòng một thập kỷ tới nhờ thành tựu trí tuệ nhân tạo. Viện An ninh Trí tuệ nhân tạo Anh đánh giá, các mô hình AI mạnh nhất hiện đã "vượt trội" chuyên gia có trình độ tiến sĩ trong việc trả lời câu hỏi về vi khuẩn học và virus học.

"Chúng ta đang bước vào thời kỳ thực sự mang tính chuyển đổi đối với nghiên cứu sinh học", TS Tiago Dias da Costa, thuộc Đại học Imperial College London, đơn vị hợp tác với DeepMind trong nghiên cứu về kháng thuốc kháng sinh, nói với Telegraph.

Theo Tổ chức Y tế Thế giới, mỗi năm trên toàn thế giới có gần 10 triệu người chết vì ung thư, trong khi số người được chẩn đoán mắc một dạng ung thư nào đó cao gấp đôi.

"Công chúng đang có cái nhìn tiêu cực về AI", Dario Amodei, nhà đồng sáng lập Anthropic, viết hồi tháng 8. "Điều thực sự có thể thay đổi cách nhìn nhận là tìm ra phương pháp chữa khỏi ung thư".

Đầu năm, Anthropic mở phòng thí nghiệm sử dụng mô hình Claude để nghiên cứu, đồng thời hợp tác với các hãng dược hàng đầu Novo Nordisk và Moderna. Gần nhất, bộ phận này khám phá thành công bản đồ cấu trúc ba chiều đầu tiên của một hạt vault liên quan đến sự sống của vi khuẩn, giúp khám phá một nhánh chưa nghiên cứu trước đây của tập hợp protein bí ẩn này.

Năm nay, Claude - mô hình AI chủ lực của Anthropic - cũng giúp giới nghiêm cứu có những khám phá sinh học đáng chú ý. Hồi tháng 8, mô hình hỗ trợ thiết kế protein có khả năng liên kết với 14 trong 15 mục tiêu thử nghiệm, với tỷ lệ thành công 22-35%. Tháng 9, AI phát hiện hệ thống enzyme ART có một số đặc điểm tương tự công nghệ chỉnh sửa gene CRISPR. Tháng 10, Claude tạo hơn 318.000 thiết kế protein mini nhằm liên kết độc tố thần kinh trong nọc bọ cạp, trong đó 17 mẫu đạt tiêu chí thử nghiệm.

Theo Science, những kết quả trên cho thấy AI đang mở rộng vai trò trong nghiên cứu sinh học, từ phân tích dữ liệu đến thiết kế protein và tìm kiếm cơ chế phân tử mới. Dù vậy, các phát hiện vẫn cần giới khoa học kiểm chứng độc lập trước khi chuyển thành ứng dụng y sinh.

Tháng 9, công ty công nghệ sinh học Insilico (Mỹ) bắt đầu thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 3 một loại thuốc phát triển với sự hỗ trợ của AI, đánh dấu lần đầu thuốc do AI hỗ trợ tìm kiếm và thiết kế tiến đến giai đoạn này. Việc thử nghiệm thực hiện trên 320 bệnh nhân mắc bệnh xơ phổi, sử dụng mô hình AI để xác định chất ức chế có khả năng kiểm soát bệnh, sau đó thiết kế phân tử phù hợp để phát triển thuốc điều trị.

Công ty công nghệ sinh học Basecamp Research (Anh) hiện phát triển công nghệ Eden, đạt tiến bộ trong các liệu pháp tế bào T mới - được xem là một trong những hướng điều trị ung thư tiên tiến hiện nay. Theo CEO Glen Gowers, điểm khác biệt của Basecamp nằm ở cách huấn luyện AI như một dạng "trí tuệ sinh học", thông qua "bộ dữ liệu sinh học lớn nhất thế giới" từ các mẫu ADN thu thập tại nhiều môi trường tự nhiên, từ rừng mưa nhiệt đới Costa Rica đến vùng hoang mạc Nam Cực.

Con dao hai lưỡi

Dù kỳ vọng lớn vào AI trong những phát kiến y sinh mới, giới chuyên gia và doanh nghiệp lo ngại những sản phẩm của họ có thể góp phần tạo ra thảm họa sinh học: giúp các quốc gia bất hảo phát triển vũ khí sinh học, hoặc giúp khủng bố tạo ra mầm bệnh.

"Công nghệ này là con dao hai lưỡi", Gowers nhận định. "Một mặt, chúng ta có thể sử dụng những mô hình này để chữa trị ung thư. Nhưng nếu rơi vào tay kẻ xấu, chúng có thể là công cụ tạo ra virus gây đại dịch tiếp theo".

Trong kịch bản khiến giới nghiên cứu lo ngại, nếu một hệ thống AI có ý định tiêu diệt loài người, nó có thể sử dụng mầm bệnh do phòng thí nghiệm vận hành bằng robot tạo ra như một vũ khí nguy hiểm. Vấn đề được Ken McCallum, Tổng giám đốc cơ quan tình báo MI5 (Anh), nêu hồi tháng 10, trong đó cảnh báo chiến tranh sinh học là mối đe dọa lớn nhất từ AI, vượt trên cả nguy cơ tấn công mạng và thao túng thông tin.

"Điều khiến tôi lo ngại về nguy cơ lạm dụng AI, là khả năng công nghệ làm thay đổi cục diện phát triển và sử dụng các loại vũ khí sinh học hiện có, thậm chí tạo ra những vũ khí sinh học mới", McCallum nói.

Tại Hội nghị thượng đỉnh Tương lai AI do Financial Times tổ chức hôm 4/11, tỷ phú Bill Gates cảnh báo AI có thể bị lợi dụng để tạo ra vũ khí sinh học, gây thiệt hại khủng khiếp hơn nhiều so với Covid-19. Ông nhận định, mối nguy lớn trước mắt là kẻ xấu dùng AI phát triển vũ khí sinh học hoặc tấn công các lỗ hổng an ninh mạng, nhất là khi một số mô hình mở cho phép truy cập tự do, qua mặt biện pháp bảo vệ và giám sát.

Hồi đầu năm, CEO OpenAI Sam Altman cũng cho rằng "nếu có điều gì đó thực sự tồi tệ xảy ra với AI năm nay, sinh học sẽ là một lựa chọn hợp lý". Trong khi đó, Anthropic đánh giá khả năng rò rỉ thông tin từ phòng thí nghiệm sinh học vào cuối năm sau là 7%.

Trong khi đó, Warp Sciences nhắm đến công đoạn tốn nhiều nhân lực nhất trong quá trình phát triển thuốc: tổng hợp hàng nghìn biến thể phân tử, vốn lâu nay chủ yếu do các nhà thầu tại Trung Quốc đảm nhiệm. Dù vậy, theo Telegraph, ngay cả nghiên cứu khoa học xuất phát từ mục đích tốt đẹp cũng có thể dẫn đến thảm họa. Nếu AI giúp đẩy nhanh tốc độ nghiên cứu và thử nghiệm, như mục tiêu của Warp Sciences cùng nhiều tổ chức khác đang theo đuổi, nguy cơ rò rỉ mầm bệnh từ phòng thí nghiệm cũng có thể tăng theo.

Tuy nhiên, Pascal Soriot, CEO hãng dược AstraZeneca, lại bác bỏ ý tưởng AI có thể tạo ra tác động thần kỳ ở lĩnh vực y sinh. "Nếu nói AI có thể chữa khỏi ung thư, có lẽ điều đó hơi vội vàng", ông trả lời WSJ.

Hiện AI chưa dẫn đến thảm họa sinh học nào, và cũng chưa tạo ra được loại thuốc thần kỳ nào. Filippa Lentzos, thuộc Khoa Nghiên cứu Chiến tranh của Đại học King's College London, nhận định AI chỉ có thể hỗ trợ nhà khoa học trình độ cao phát triển vũ khí sinh học thay vì những cá nhân thiếu chuyên môn.

Một số cơ quan nhà nước đã bắt đầu ngăn ngừa nguy cơ. Theo Guardian, tuần trước, Bộ trưởng Tài chính Anh John Healey cho biết chính phủ sẽ đầu tư 100 triệu bảng Anh vào một "phòng thí nghiệm an ninh sinh học AI" nhằm ứng phó với mối đe dọa sinh học mới, đồng thời thúc đẩy nghiên cứu và phát triển vaccine. Dự án nhận nguồn lực tính toán trị giá 200 triệu bảng Anh từ OpenAI và Anthropic.

Bảo Lâm tổng hợp

• Bill Gates: 'AI có thể gây ra đại dịch tệ hơn Covid-19'
• AI của Anthropic lập bản đồ vi khuẩn 3D đầu tiên thế giới