Изкуственият интелект (AI) премина от експериментално любопитство към основен двигател в биологичните изследвания.
Благодарение на дълбоките невронни мрежи, масивните биологични бази данни (омика) и автоматизираните лабораторни процеси, учените могат да решават проблеми, които преди се смятаха за неразрешими – от прогнозиране на протеинови структури до създаване на нови лекарства.
Тази технологична инерция ни поставя на прага на нов фундаментален пробив – създаването на мощни AI модели, специално разработени за биологията.
Какво представлява Evo 2?
Най-новите модели като Evo 2 имат потенциала да обединят различни източници на биологични данни – ДНК, РНК, протеини и дори научна литература – в една цялостна система. Чрез разчитане на този „език на живота“ се откриват нови възможности за:
- По-интелигентно разработване на лекарства:
Използване на AI и квантови модели за анализ на молекулите и предсказване на най-ефективните лекарствени съединения, което ускорява откриването на нови терапии и намалява разходите за клинични изпитвания. - Рационален дизайн на ензими:
Създаване на персонализирани или подобрени ензими чрез изчислителни модели и AI, вместо метод „проба-грешка“. Това позволява проектиране на ензими за биотехнологии, медицина и екология – например, ензими за разграждане на пластмаса или по-ефективно производство на лекарства. - Откриване на механизмите на болестите:
AI модели като Evo 2 анализират огромни биологични бази данни (геноми, протеини, РНК), за да разкрият как точно възникват болести на молекулно ниво. Това позволява по-добра диагностика, по-точни терапии и откриване на нови цели за лекарства.
С Evo 2 и AI, биомедицинските изследвания се ускоряват до ниво, което преди беше невъзможно! Тези модели не само ще ускорят изследванията, но и ще предефинират границите на възможното в биологичните науки.
Големият скок в моделирането на биологични последователности
Първият модел Evo беше представен през ноември 2024 г. и постигна значителен напредък в геномните изследвания. Това беше основополагащ модел, способен да анализира и генерира ДНК, РНК и протеинови последователности.
Преди Evo, повечето AI модели за биология се ограничаваха до единични типове данни (например само ДНК) или къси геномни фрагменти. Evo промени това, като:
- Обработваше данни в голям мащаб – 2,7 милиона бактериални и вирусни генома с 300 милиарда нуклеотидни „токена“
- Постигна точност на ниво един нуклеотид в прогнозите си
- Свързваше мутации с ефекти на цялото ниво на организма
Новата архитектура StripedHyena
Ключът към успеха на Evo е революционната StripedHyena архитектура. За разлика от традиционните модели (като Transformer), които използват механизми за внимание, StripedHyena разчита на конволюционни филтри и „врати“.
Този подход премахва ограниченията на стандартните AI модели и позволява обработка на контекст до 131 072 токена наведнъж. В резултат Evo може да свързва локални мутации с глобални ефекти на нивото на цялата геномна система.
Как Evo промени биологичното моделиране?
С навлизането на изкуствения интелект в биологията, учените успяха да разширят границите на възможното в генетиката, биоинформатиката и биотехнологиите.
Evo е AI модел, който интегрира огромни количества биологични данни и използва усъвършенствани алгоритми за предсказване, анализ и дори генериране на биологични структури.
Това позволява по-бързо и точно разбиране на геномите, предсказване на мутации и проектиране на нови биологични системи, които имат реална приложимост в медицината, селското стопанство и фармацевтиката.
Evo успя да интегрира различни биологични данни в единен AI модел и да анализира геноми в пълен мащаб. Тази технология не просто подобрява разбирането на живите организми, но и позволява създаването на нови биологични системи, които могат да трансформират науката и индустрията.
- Точни прогнози за мутации в протеини, некодиращи РНК и регулаторни ДНК последователности:
Благодарение на усъвършенстваните AI алгоритми, Evo може да предвижда как дадена мутация ще повлияе на функцията на протеините или регулаторните елементи в ДНК. Това е изключително важно за изследванията на болести, като рака и генетичните разстройства, защото позволява ранна диагностика и разработване на таргетирани терапии. - Генериране на функционални CRISPR-Cas системи и транспозони, потвърдени експериментално:
CRISPR-Cas е един от най-мощните инструменти в съвременната биология, използван за редактиране на гени. Evo може да проектира напълно нови CRISPR системи, които впоследствие да бъдат тествани в лаборатория. По същия начин, AI моделът може да създава нови транспозони – генетични елементи, които могат да променят своята позиция в генома и да играят роля в еволюцията и генното инженерство. - Създаване на нови биологични системи с реална приложимост:
Използвайки данни от различни биологични източници, Evo може да проектира нови биологични механизми, които могат да се използват в биотехнологиите, медицината и екологията. Това включва синтетични биологични пътища, които могат да помогнат в производството на биоразградими материали, разработване на нови лекарства или дори подобряване на хранителните култури за по-високи добиви и устойчивост на климатичните промени.
Evo успя да интегрира различни биологични данни в единен AI модел и да анализира геноми в пълен мащаб.
Evo 2: следващото поколение AI за биология
Evo 2 е следващата стъпка в развитието на геномното моделиране, която надгражда Evo с разширени данни, подобрена архитектура и по-висока производителност.
Какво е новото в Evo 2?
- Разширено покритие – анализира ДНК, РНК и протеини в трите основни домейна на живота:
- Еукариоти (животни, растения, гъби)
- Прокариоти (бактерии)
- Археи (древни микроорганизми)
- По-голям набор от данни – обучен върху 8,85 трилиона нуклеотида от 15 032 еукариотни и 113 379 прокариотни генома
- Подобрена архитектура StripedHyena 2 – 40 милиарда параметъра и контекстна дължина до 1 милион токена
- Обучен на 2 048 NVIDIA H100 GPU с DGX Cloud
Тези подобрения правят Evo 2 най-мащабния AI модел за биология към момента, значително надграждайки Evo.
Сравнение между Evo и Evo 2
В таблицата по-долу можете да сравните основните характеристики на двата модела:
| Feature | Evo | Evo 2 |
| Genomic Training Data | Bacterial + bacteriophage (300B nucleotides) | All domains of life + bacteriophage (9T nucleotides) |
| Model Parameters | 7B | 7B + 40B |
| Context Length | 131,072 tokens | Up to 1,048,576 tokens |
| Modalities | DNA, RNA, protein | DNA, RNA, protein |
| Safety | Viruses of Eukaryotes excluded | Viruses of Eukaryotes excluded |
| Applications | Limited cross-species tasks | Broad cross-species applications |
Защо Evo 2 е революционен?
Изследванията в биологията преминават в нова епоха, благодарение на Evo 2 – усъвършенстван AI модел, който може да анализира, прогнозира и създава биологични структури на невиждано досега ниво.
Съчетаването на изкуствен интелект с биоинформатика дава възможност на учените да разбират по-добре генетичните механизми, да предвиждат ефектите на мутациите и дори да проектират нови биологични системи.
Evo 2 осигурява пробиви в медицината, фармацевтиката и генетиката, като ускорява процесите, които преди отнемаха десетилетия.
- Предсказване на мутационни ефекти с безпрецедентна точност:
Мутациите играят ключова роля в развитието на болести, еволюцията и адаптацията. Evo 2 използва огромни количества данни, за да анализира как дадена мутация ще повлияе на функцията на гена или протеина. Това е изключително важно за разработването на персонализирани терапии, превенция на генетични заболявания и по-добро разбиране на еволюционните процеси. - Откриване на есенциални гени както в прокариотни, така и в еукариотни геноми:
Чрез анализ на геномни последователности Evo 2 може да идентифицира кои гени са жизненоважни за оцеляването на организма. Това знание е критично за биотехнологиите, където учените търсят гени, които могат да бъдат мишени за нови лекарства или които играят роля в устойчивостта на растенията към стресови условия. - Генериране на сложни биологични системи (например нови геномни последователности):
Evo 2 не само анализира съществуващи данни, но и може да създава нови биологични структури. Това включва проектиране на синтетични гени и ДНК последователности, които могат да бъдат използвани за разработка на нови видове организми, синтетична биология и биотехнологични иновации. - Оптимизация на дизайна на хроматиновата достъпност:
хроматиновата достъпност определя кои гени могат да бъдат активирани и кои остават „изключени“. Evo 2 позволява анализ и оптимизация на тези процеси, което е от съществено значение за разбирането на епигенетиката и генната експресия. Тази технология може да помогне за откриване на нови методи за контрол на заболявания като рак и автоимунни разстройства.
Използване на Evo 2 в NVIDIA BioNeMo
Evo 2 вече е достъпен като NVIDIA BioNeMo NIM микросървис, което улеснява генерирането на биологични последователности чрез API с различни настройки.
Как Evo 2 ще промени бъдещето на биологията?
Изкуственият интелект навлиза все по-дълбоко в света на биологията, като дава възможност за анализ на огромни количества данни, които преди отнемаха години за обработка.
Evo 2 е един от най-напредналите AI модели, създадени специално за биологични изследвания, и може да промени начина, по който разбираме генетиката, болестите и екосистемите.
Със своята способност да анализира, прогнозира и дори създава нови биологични системи, Evo 2 отваря врати към нови научни открития и революционни приложения.
- AI ще ускори научните открития в биологията с ускорени темпове:
Evo 2 използва мощни алгоритми за обработка на ДНК, РНК и протеинови последователности, позволявайки на учените да идентифицират нови връзки и закономерности в биологичните системи. Това ще доведе до по-бързи пробиви в биотехнологиите и медицината, като съкрати времето за анализ и експерименти от години до дни или часове. - Evo 2 ще помага за изследване на болести, прогрес в животновърство и агрономство и екологични анализи:
С помощта на Evo 2 учените ще могат да изследват мутации, които водят до заболявания, да разработват по-устойчиви култури и да моделират въздействието на климатичните промени върху екосистемите. Това ще подобри здравеопазването, ще осигури по-добра хранителна сигурност и ще помогне за опазването на природата. - Ще даде нови възможности за квантова биология и персонализирана медицина:
Създаването на AI модел като Evo 2 позволява откриването на нови механизми в молекулярната биология, които могат да бъдат използвани за създаването на персонализирани терапии. Чрез анализ на генетични данни с невиждана точност, Evo 2 ще помогне за разработването на индивидуални лекарства, съобразени с конкретния геном на пациента. Това ще доведе до нова ера в медицината, където лечението ще бъде по-ефективно и с по-малко странични ефекти.
Заключение
Evo 2 не само разкодира сложността на живота, но и дава възможност за проектиране на нови биологични системи. В бъдеще AI няма просто да анализира биологията – ще ни помага да я изграждаме по нови начини.
За повече информация: Прочетете техническия доклад, публикуван от Arc Institute. Evo 2 вече е наличен в платформата NVIDIA BioNeMo.
