試想一下,如果有一個 AI 可以幫助我們解開 DNA、RNA 甚至蛋白質的奧秘,那會是怎樣的畫面?這不再只是科幻小說的想像,而是現在進行式。NVIDIA 與 Arc Institute 及 史丹佛大學(Stanford University) 聯手打造了 Evo 2,這是一款前所未有的 AI 模型,能夠解析生命的遺傳密碼,幫助研究人員理解基因如何影響我們的健康、環境,甚至未來的科技發展。
這個 AI 之所以如此強大,關鍵在於它的訓練基礎—— 9 兆個核苷酸(nucleotides),這是 DNA 和 RNA 的基本組成單位。Evo 2 在 NVIDIA DGX Cloud 上訓練,並透過 NVIDIA BioNeMo 平台 提供給全球科學家使用,為醫療、農業、材料科學等領域帶來新的研究可能。
根據 Arc Institute 共同創辦人暨核心研究員、加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)生物工程助理教授徐安祺(Patrick Hsu) 的說法,Evo 2 的誕生象徵 「生成式基因體學(Generative Genomics)」的重要里程碑。他表示:「透過這項技術,我們有機會推動醫療保健和環境科學領域的發展,甚至找到一些過去認為無法解決的問題。」
對於研究人員來說,這意味著什麼?簡單來說,他們可以使用 Evo 2 來解讀基因序列、預測蛋白質結構、找出可能導致疾病的基因變異,甚至設計全新的分子來對抗疾病或提升生物技術的應用能力。而且,這一切都能夠透過 NVIDIA BioNeMo 以 NVIDIA NIM 微服務(NVIDIA NIM microservices) 的方式安全、靈活地部署,讓 AI 運算變得更加高效。
Evo 2 如何改變我們對生命的探索策略?
超長序列基因資訊、單次最多可處理 100 萬個詞元
傳統的基因研究需要長時間的數據分析和人工實驗,但 Evo 2 透過 AI 能夠處理超長序列的基因資訊,一次最多可處理 100 萬個詞元(tokens),讓它能夠分析基因序列內部「相隔甚遠卻息息相關」的區域。這讓研究人員能夠更清楚地理解基因如何調控細胞功能,甚至解析基因與疾病之間的複雜關聯。
根據 史丹佛大學助理教授 Brian Hie 的說法:「傳統的生物設計過程極為複雜,需要大量的時間和人力,且結果難以預測。而 Evo 2 讓這一切變得更直觀、更快速。」
一個很好的例子是 乳癌相關基因 BRCA1。研究團隊利用 Evo 2 來分析這個基因的突變,結果發現 AI 預測突變是否會影響基因功能的準確率高達 90%。這不僅讓醫學界對癌症遺傳機制有了更深入的了解,也為未來的個人化醫療(Precision Medicine)提供新的可能性。
抗旱與抗病作物,分解塑膠蛋白的製造機
Evo 2 的影響不僅限於醫學,它還能夠幫助農學家 培育出更抗旱、抗病害的作物,甚至透過基因改造提升作物的營養價值,來應對全球糧食短缺問題。
除此之外,材料科學領域的研究人員也開始使用 Evo 2 設計出能夠分解塑膠或油脂的蛋白質,這意味著我們可能有機會開發出全新的生物燃料(Biofuels)或環境修復技術,減少污染、促進可持續發展。
Arc Institute 技術長 Dave Burke 形容 Evo 2 為生物科技界帶來的影響,就像是一架全新的太空望遠鏡:「我們知道外太空有無限的探索機會,但我們還不知道會發現什麼。而 Evo 2 就是那台望遠鏡,幫助我們看見生命的更多可能性。」
NVIDIA DGX Cloud:2,000 顆 NVIDIA H100 GPU 強大運算基礎
這樣一個龐大的 AI 模型,背後需要的運算能力可想而知。NVIDIA 運用了 DGX Cloud AI 計算平台,透過 Amazon Web Services(AWS) 提供 2,000 顆 NVIDIA H100 GPU,讓科學家能夠在超短時間內處理海量基因數據,進行 AI 訓練與推論。
NVIDIA DGX Cloud 不僅提供 短期使用大型運算叢集的能力,讓研究人員可以根據需求靈活調配資源,還內建 NVIDIA BioNeMo,透過 NVIDIA NIM 微服務 提供優化的軟體環境,確保 Evo 2 能夠高效運行。
換句話說,以往需要幾個月甚至幾年的基因數據分析工作,現在可能只需要幾天,甚至幾小時就能完成。這對於醫療、科學研究來說,無疑是個巨大的飛躍。
Evo 2 的未來:AI 會改寫生物科技的規則嗎?
Evo 2 的問世,不僅僅是 AI 在生物分子科學領域的一次突破,它更可能徹底改寫未來的生物科技研究方式。從基因體學、蛋白質研究,到新藥開發、農業生物技術,每一個領域都將因為 AI 的加入而變得更高效、更精確。
然而,這項技術的發展也帶來一些值得關注的問題。例如:
- AI 解析基因體的能力是否會帶來新的 倫理挑戰?
- 未來是否能夠利用 AI 進行 基因編輯(Gene Editing),甚至改變人類的生物特徵?
- AI 生成的生物數據該如何保護,避免濫用?
這些問題仍有待進一步討論,但無論如何,Evo 2 已經證明 AI 在生命科學領域的巨大潛力。正如 NVIDIA 研究團隊所言:「這只是個開始。」
與之前 NVIDIA 的技術相比,有什麼突破?
1. 訓練數據規模大幅提升:從十億到兆級的飛躍
2. 處理長序列基因資訊的能力顯著增強
3. AI 預測基因變異影響的準確率顯著提升
4. NVIDIA DGX Cloud 與 H100 GPU 提供更高效的 AI 訓練環境
5. 應用範圍從醫療擴展至農業、生態與材料科學