ทะลุกรอบ | ป๋วย อุ่นใจ
ไวรัสสังเคราะห์
: ก้าวแรกเอไอออกแบบชีวิต
ในขณะที่ผู้คนกำลังตื่นเต้นกับนาโนบานานา (Nanobanana) เอไอตัวล่าสุดจากค่ายกูเกิลที่เสกให้ใบหน้าอันสวย/หล่อของเราไปปรากฏอยู่ตามที่ต่างๆ ทั่วโลกได้อย่างสมจริงเพียงแค่ปลายนิ้วสัมผัส หรืออยากถ่ายภาพกับดารา คนดัง ไอดอล หรือผู้มีชื่อเสียงคนไหน อยากไลฟ์ในบทบาทของตัวอะไร บิ๊กฟุต ทีเร็กซ์ เด็กทารก หรือคุณป้าข้างบ้าน ก็แค่ใส่พรอมพ์ลงไป ไม่กี่วินาทีก็มีรูป (หรือคลิป) ที่สมจริงราวมีชีวิตออกมาแล้ว
ในวงการวิทยาศาสตร์ ก็มีข่าวใหญ่เกี่ยวกับเอไอ ป่าวประกาศออกมาอีกครั้ง
เรื่องนี้มีจุดเริ่มต้นจากผลงานของ ไบรอัน ฮี (Brian Hie) และคณะนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด (Stanford University) ร่วมกับสถาบันวิจัยอาร์ค (Arc Institute) ที่เมืองพาโลอัลโต รัฐแคลิฟอร์เนีย ที่เผยแพร่ออกมาในรูปแบบพรีปรินต์ (preprint) ภายใต้หัวข้อ “Generative Design of Novel Bacteriophages with Genome Language Models” หรือ “การออกแบบแบคเทริโอเฟจสายพันธุ์ใหม่ในเชิงสร้างสรรค์ด้วยแบบจำลองภาษาจีโนม”
ซึ่งแม้ว่างานนี้จะเพิ่งเสร็จใหม่ๆ หมาดๆ ยังไม่ได้ผ่านการตรวจสอบและยอมรับโดยคณะผู้ทรงคุณวุฒิ และยังไม่ถือว่ามีสถานะเทียบเท่าบทความวิชาการที่ตีพิมพ์อย่างเป็นทางการ แต่แค่นี้ก็ทำให้ผู้คนในวงการวิทยาศาสตร์แตกตื่นกันได้แล้ว
เพราะไบรอันและทีม ไม่ได้ใช้เอไอเพื่อเจนรูป หรือเขียนอีเมล แต่ใช้เพื่อ “ออกแบบวิวัฒนาการของไวรัส!!!”
ฟังดูเหมือนเป็นกิมมิก แต่ว่าจริงๆ แล้วนี่คือนวัตกรรมล่าสุดของเอไอที่เกิดขึ้นแล้วจริงๆ
ในมุมมองของไบรอัน “ชีววิทยาก็เป็นแค่ภาษาอีกภาษาหนึ่ง ที่ถูกหล่อหลอมขึ้นมาจากกระบวนการวิวัฒนาการ”
และถ้าเราเข้าใจถ้อยคำที่จารึกเรียงร้อยอยู่ในสารพันธุกรรมที่เรียกว่า “จีโนม” ที่จะกำหนดว่าลักษณะที่ปรากฏของสิ่งมีชีวิตนั้นจะออกมาเป็นอย่างไร เราก็สามารถแก้ไขพันธุกรรมเพื่อกำหนดลักษณะของสิ่งมีชีวิตได้ดังปรารถนา …
อย่างเช่น การปรับแต่งช้างเอเชียให้มีขนเหมือนช้างแมมมอธ หรือการสร้างหมาป่าโลกันตร์ (dire wolf) ขึ้นมาจากหมาป่าสีเทาของโคลอสซัล (Colossal Biosciences)
แต่มันจะดีกว่ามั้ย ถ้าหากเราสามารถออกแบบสิ่งมีชีวิตขึ้นมาใหม่ตั้งแต่ต้น
แน่นอนว่าไอเดียนี้เกิดขึ้นมากว่าสองทศวรรษและได้ก้าวไปข้างหน้าจนเรียกได้ว่าประสบความสำเร็จสวยงามไปบ้างแล้วหลายครั้ง
ตั้งแต่การออกแบบซินเทีย (JCVI Syn3A) สิ่งมีชีวิตมินิมอลฝีมือมนุษย์โดยทีมของเครก เวนเทอร์ (J. Craig Venter) และจอห์น กลาส (John Glass) แห่งสถาบันวิจัยเครกเวนเทอร์ (J. Craig Venter Institute)
ไปจนถึงการปรับโครงสร้างและเขียนจีโนมยีสต์ขึ้นมาใหม่ตั้งแต่ต้น ทั้ง 12 ล้านคู่เบส ของเจฟ โบเก้ (Jef Boeke) แห่งมหาวิทยาลัยนิวยอร์ก (New York University)
ในทุกวันนี้ แบบจำลองภาษาขนาดใหญ่ (Large Language Model หรือ LLM) อย่าง ChatGPT หรือ Claude สามารถร้อยเรียงประโยคภาษามนุษย์ได้อย่างแนบเนียน จนบางคนเริ่มวิตกว่าวันหนึ่ง เอไออาจแย่งงานที่ถือเป็นความเชี่ยวชาญเฉพาะของมนุษย์ไปก็เป็นได้ แม้บางคนจะมองในแง่เนกาทีฟ แต่ก็เริ่มมีบางคนที่มองไปไกลเกินฝัน และเริ่มคิดว่ามนุษย์จะทำอะไรกันดีถ้ามีเงินเดือนกินฟรีเพราะเอไอเลี้ยง
แน่นอนที่สุดว่า ถ้าแบบจำลองภาษาขนาดใหญ่สามารถเรียนรู้และเริ่มเข้าใจภาษามนุษย์ได้ (แม้จะมีหลอนอยู่บ้าง) ถ้าเราเอาเอไอมาใช้ในการถอดรหัสแบบแผนและไวยากรณ์ของภาษาของสัตว์อย่างโลมาหรือบาบูนได้ บางทีในอนาคตเราอาจจะเริ่มแปลภาษาสัตว์และเข้าใจความต้องการของพวกมันมากขึ้นก็เป็นได้อีก
แต่สิ่งที่น่าจับตามองมากที่สุด ก็คือ แบบจำลองแบบเดียวกัน หากเอามาเทรนให้เรียนรู้และเข้าใจแบบแผนและไวยากรณ์ของภาษาแห่งพันธุกรรม บางทีมันอาจจะนำไปสู่การออกแบบชีวิตใหม่ตามสเป๊กที่สั่งได้ก็เป็นได้
และนั่นเองที่ทำให้เขาเริ่มวางแผนขับเคลื่อนโครงการที่แสนทะเยอทะยาน คือ “ใช้เอไอออกแบบชีวิต”
ถ้าหากเรามีข้อมูลรหัสพันธุกรรมมากเพียงพอในฐานข้อมูล ก็ไม่แน่ว่าเราจะสามารถสอนให้เอไอเข้าใจ “ภาษาแห่งชีวิต” ที่ซับซ้อนได้จริงๆ
อย่างไรก็ตาม ความท้าทายของงานนี้ไม่ได้อยู่แค่การพัฒนาเอไอ แต่คือการออกแบบวิธี “สอน” ให้เอไอเข้าใจภาษาแห่งชีวิตให้ได้อย่างถ่องแท้ ด้วยภาษาแห่งชีวิตที่บันทึกไว้ในรูปของดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอนั้น ในหลายกรณีตีความได้ยากยิ่ง อีกทั้งองค์ความรู้ด้านการแปลความหมายของรหัสพันธุกรรมทั้งในแง่ไวยากรณ์ อรรถศาสตร์เชิงความหมาย (lexical semantics) รวมถึงการจำแนกบริบทที่เรามีอยู่ยังจำกัด การจะใช้เอไอมาสร้างชีวิตรูปแบบใหม่ตามสั่ง จึงเป็นโจทย์ที่ทั้งยากและท้าทายอย่างมหาศาล
แทนที่จะเริ่มจากสิ่งมีชีวิต ไบรอันและทีมจึงตัดสินใจเริ่มเล็กๆ ก่อน โดยเริ่มจากการพัฒนาเอไอที่ชื่อ Evo ขึ้นมาเพื่อศึกษาไวรัสฆ่าแบคทีเรียที่ชื่อว่าแบคเทริโอเฟจ ?X174 ด้วยว่าแบคเทริโอเฟจ ?X174 มีจีโนมขนาดเล็กเพียงแค่ราวๆ 5000 คู่เบส และมียีนเพียงแค่ 11 ยีน
เพื่อการนี้ เขาได้พัฒนาเอไอเวอร์ชั่นของพวกเขาขึ้นมาสองเวอร์ชั่น ชื่อว่า “Evo” และเพื่อให้เอไอของเขาทำงานได้ดีที่สุด
เขายกฐานข้อมูลแบคเทริโอเฟจกว่า 2 ล้านชนิดขึ้นมาเป็นข้อมูลสำหรับสอน
และเมื่อเอไอได้เรียนรู้จนช่ำชองแล้ว เขาก็ทดสอบโดยให้เอไอออกแบบแบคเทริโอเฟจออกมาเสียใหม่
เอไอ Evo เสนอพันธุกรรมของแบคเทริโอเฟจชนิดใหม่ขึ้นมา 302 ชนิด
ที่น่าตื่นเต้นที่สุด ก็คือ หลังจากที่ทดสอบกับแบคทีเรีย E. coli สายพันธุ์ต่างๆ ทั้งที่เป็นโฮสต์ของ ?X174 และไม่ใช่ ก็พบว่าแบคเทริโอเฟจที่ออกแบบด้วยเอไอจำนวน 16 ชนิด สามารถเข้าทำลายแบคทีเรียได้จริง
แถมยังขยายพันธุ์ออกมาเป็นอนุภาคไวรัสที่มีรูปร่างใกล้เคียงกับแบคเทริโอเฟจ ?X174
และที่สำคัญยิ่งไปกว่านั้น บางสายพันธุ์ที่เอไอออกแบบขึ้นยังสามารถจัดการกับแบคทีเรียสายพันธุ์ใกล้เคียง ซึ่งเดิมที ?X174 สายพันธุ์ธรรมชาติไม่สามารถจัดการได้อีกด้วย
“นี่เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้น” แซมมูเอล คิง (Samuel King) หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว
“เพราะงานนี้ชี้ให้เห็นได้ชัดว่าไวรัสที่ออกแบบโดยเอไออาจถูกนำไปใช้เชิงพาณิชย์ได้ เช่น การรักษาการติดเชื้อดื้อยาด้วยเฟจบำบัด (Phage therapy)”
ซึ่งก็คือการใช้ไวรัสที่ออกฤทธิ์ฆ่าแบคทีเรียให้ไปติดเชื้อในแบคทีเรียดื้อยาที่ทำให้เราล้มป่วย เพื่อให้มันล้มป่วยและตายไปเอง มันติดเชื้อเรา เราเอาไวรัสไปติดมัน เสมือน “หนามยอกเอาหนามบ่ง” และเมื่อแบคทีเรียตาย คนก็หายจากโรค
การทดลองนี้เปิดประเด็นคำถามขึ้นมามากมาย… แน่นอนว่า หากเรานำเอไอมาช่วยออกแบบไวรัสสายพันธุ์ใหม่เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ ไม่ว่าจะเป็นพาหะสำหรับส่งยีนในการทำยีนบำบัด หรือใช้ในการออกแบบอนุภาคคล้ายไวรัสเพื่อผลิตวัคซีน ก็ล้วนเป็นไปได้ทั้งสิ้นและน่าจะเป็นผลดี
ทว่า สิ่งที่ต้องคำนึงอย่างเคร่งครัดคือประเด็น ความมั่นคงทางชีวภาพ (Biosecurity)
เพราะหากมีผู้ไม่หวังดีออกแบบไวรัสหรือเชื้อก่อโรคที่แพร่สู่มนุษย์ได้ และปล่อยให้มันระบาดออกไป ผลลัพธ์อาจร้ายแรงเกินกว่าจะจินตนาการ
“เพราะถ้ามีใครพยายามที่จะทำการทดลองแบบเดียวกันนี้กับไวรัสฝีดาษ หรือเชื้อแอนแทรกซ์ คงเป็นอะไรที่น่ากลัวมาก” เครก เวนเทอร์ กล่าว
แต่แซมมูเอลการันตี “มั่นใจได้ว่า แบคเทอริโอเฟจที่สร้างขึ้นในงานนี้นั้นถูกฝึกด้วยข้อมูลจากไวรัสที่ไม่ก่อโรคในมนุษย์ และจากผลการทดลองทั้งหมดที่ทำมา ชัดเจนว่าแม้ไวรัสสายพันธุ์ใหม่เหล่านี้จะติดเชื้อแบคทีเรียได้กว้างกว่าสายพันธุ์ ?X174 ธรรมชาติ แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าพวกมันจะไร้ความจำเพาะเจาะจง”
“จริงๆ แล้วพวกมันยังคงมีความจำเพาะเจาะจงค่อนข้างสูงอยู่ และสามารถฆ่าแบคทีเรียได้เพียงแค่ไม่กี่สายพันธุ์ เพียงแต่ขอบเขตกว้างขึ้นเล็กน้อยเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าโอกาสที่มันจะลุกลามมาติดมนุษย์นั้นคือแทบเป็นไปไม่ได้เลย” แซมมูเอลกล่าว
งานวิจัยนี้แม้จะปฏิวัติวงการ แต่ถ้าพูดกันตรงไปตรงมาแล้ว แบคเทอริโอเฟจ ?X174 รุ่นใหม่ที่ได้จากเอไอ ก็ยังไม่อาจนับว่าเป็น “สิ่งมีชีวิตที่ออกแบบโดยเอไอ” ได้จริง เพราะไวรัสไม่ถือเป็นสิ่งมีชีวิต คำถามที่ต้องโยนกลับไปก็คือ เอไอ Evo จะก้าวไปถึงจุดที่ออกแบบจีโนมของสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนกว่านี้ได้จริงหรือไม่
เพราะแม้แต่ E. coli ก็มีจีโนมใหญ่กว่า ?X174 ถึงพันเท่า การตีความและออกแบบจีโนมในระดับนั้นต้องอาศัยองค์ความรู้ที่ลึกและละเอียดกว่ามหาศาล รวมทั้งต้องการพลังประมวลผลมหึมา
ซึ่งไม่ชัดเจนว่าจะมีซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใดรองรับได้อย่างราบรื่น
นี่ยังไม่นับความท้าทายด้านการสังเคราะห์สายพันธุกรรมขนาดใหญ่ และการ “รีบูต” จีโนมในเซลล์แบคทีเรีย (หรือการเอาจีโนมใหม่ที่ออกแบบไปใส่แทนจีโนมเก่า เพื่อสร้างแบคทีเรียสายพันธุ์ใหม่) ที่ยังไม่ค่อยมีใครทำสำเร็จ ที่ยังเป็นโจทย์ใหญ่รออยู่ข้างหน้า
แต่การทดลองแบบนี้อาจจะทำได้รวดเร็วขึ้น หากเรามีห้องแล็บอัตโนมัติที่ทำทุกอย่างเองได้โดยไม่ต้องพึ่งแรงงานมนุษย์ เอไอทำหน้าที่ออกแบบจีโนม (Design) หุ่นยนต์สังเคราะห์ (Build) และทำการทดสอบ (Test) ก่อนที่ข้อมูลที่ได้จะถูกป้อนกลับไปให้เอไอเรียนรู้และปรับปรุง (Learn) เพื่อออกแบบรุ่นถัดไป
เจสัน เคลลี (Jason Kelly) ซีอีโอของกิงโกไบโอเวิร์กส์ (Ginkgo Bioworks) หนึ่งในสตาร์ตอัพชีววิทยาสังเคราะห์รุ่นบุกเบิกในบอสตันกล่าวว่า “หากทำได้เช่นนั้น วงจรการพัฒนาจะครบลูป Design-Build-Test-Learn และจะผลักดันให้เทคโนโลยีก้าวกระโดดอย่างรวดเร็ว”
โลกหมุนเร็ว วิทยาการพุ่งไกล จากเอไอที่เคยเป็นเพียงเครื่องมือเขียนโค้ด สร้างภาพ สู่เอไอออกแบบยาและโปรตีนที่เพิ่งได้โนเบลไป และวันนี้กำลังกลายเป็นผู้จารึกภาษาของชีวิต
คำถามจึงไม่ใช่ว่า เราทำได้หรือไม่ เพราะนั่นไม่ใช่ประเด็น เรามั่นใจว่าทำได้อยู่แล้ว จะช้าหรือเร็วก็เท่านั้น
หากแต่คือ เราจะใช้มันอย่างไร ให้รัดกุม เพื่อให้แน่ใจว่าอนาคตเบื้องหน้าจะไม่ซ่อนเมล็ดพันธุ์แห่งหายนะที่รอวันปะทุอยู่ในเงื้อมเงาของเทคโนโลยีเหล่านี้
จะทำอะไรก็ต้องระมัดระวัง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อย่าลืมว่าเอไอ ด้วยอัลกอริธึ่มที่อยู่เบื้องหลัง ยังไงก็หลอน…
