当AI成为蛋白质“设计师”,我们如何阻止它造出“危险品”?|Science一周新闻

ScienceAAAS 2025-10-09 15:27

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核心摘要: 人工智能(AI)正在帮助科学家像“定制工具”一样设计和改造蛋白质,这为医药和生物技术带来了革命。但这项强大的技术也可能被滥用,用来制造有害的蛋白质。目前,负责筛查合成基因订单的“安全软件”被发现存在漏洞,无法有效识别出所有经过AI改造的“危险蛋白质”。幸运的是,一项发表于Science的最新研究不仅揭示了这一漏洞,还为我们提供了一套修补和升级“安全筛子”的有效方法。

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详细解读:

AI蛋白质设计的“双刃剑”效应
AI辅助蛋白质设计是一项突破性技术,它允许科学家修改现有蛋白质,甚至从头创造具有全新结构和功能的蛋白质,这在疫苗开发、新药研制等领域潜力巨大。然而,技术的另一面是,它也可能被用来设计制造有害的蛋白质。


基因合成的“安检门”及其漏洞
在实验室制造蛋白质,首先需要合成其对应的DNA序列。全球的基因合成公司都设有“安检门”——即使用生物安全筛查软件来检查客户订单,拦截那些编码有害蛋白质的基因。

但问题在于:现在的AI非常聪明,它可以生成功能不变、但氨基酸序列与已知有害蛋白质差异很大的新变体。这就好比给一个通缉犯换了身衣服、变了发型,让他能大摇大摆地通过人脸识别系统。一项历时数月的新研究证实,现有的筛查软件在面对这些AI生成的“变装”危险蛋白时,识别率参差不齐,存在明显的安全漏洞。


“用AI测试AI”:主动发现并修复漏洞
在这项研究中,作者Bruce Wittmann和研究团队的同事们扮演了“白帽黑客”的角色。他们使用开源的AI蛋白质设计软件,生成了超过7.5万个危险蛋白质的变体,然后用它们去测试四家主流的筛查软件。
结果发现:

  • 所有软件对“原版”危险蛋白的识别率几乎完美。

  • 但对AI改造过的变体,检测能力就不稳定了,很多“漏网之鱼”得以逃脱。
    在发现漏洞后,研究人员与软件提供商合作,共同开发了“安全补丁”。其中三家提供商在更新系统后,对这些AI变体的检测率显著提升,且没有产生大量误报。不过,研究也指出,即使打了补丁,仍有约3%最可能保留功能的危险变体能够逃脱所有软件的检测,这说明安全防护仍需持续迭代。


责任与前瞻:建立安全研究新范式
该研究的资深作者、微软首席科学官Eric Horvitz强调:“AI的进步正推动生物学和医学的突破,但新的力量也带来了保持警惕和进行深思熟虑的风险管理的责任。我们的目标不仅是修补这个具体漏洞,更是要建立一个有效的合作流程:组建跨领域团队,应用严谨的科学方法,创建一个既能推动科学进步又能管理潜在风险的敏感数据共享框架。”


谨慎的数据共享机制
由于研究中使用的数据和代码本身可能存在被滥用的风险,作者没有将其完全公开。他们与国际生物安全科学倡议组织合作,设计了一个分级数据访问方案。需要这些数据进行研究的人员,必须向该组织提交申请,说明身份、所属机构和用途,经委员会审核批准并签署数据使用协议后,才能获得与其研究需求相匹配层级的数据。这种安排旨在平衡科学研究的开放性与生物安全的风险管控。(https://ibbis.bio


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