日前，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所（以下簡(jiǎn)稱“天津工業(yè)生物技術(shù)研究所”）生物設(shè)計(jì)中心在AI助力生物制造應(yīng)用方面取得了新突破，研究開發(fā)了基于LLMs之上的SynBioGPT菌種改造專家系統(tǒng)，全面分析了AI大語言模型在合成生物學(xué)應(yīng)用方面的最新進(jìn)展，深入探討了利用這些AI大模型推動(dòng)細(xì)胞工廠設(shè)計(jì)和代謝工程菌種改造的可行路徑。
記者了解到，生物制造的核心在于通過合成生物學(xué)優(yōu)化微生物工廠以實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。然而，傳統(tǒng)生物制造方法在知識(shí)整合、數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面面臨諸多挑戰(zhàn)，限制了其在工業(yè)化應(yīng)用中的效率和可擴(kuò)展性。而LLMs作為一種突破性的生成式人工智能技術(shù)，其在知識(shí)生成、數(shù)據(jù)挖掘和復(fù)雜問題解決中有著卓越能力。但目前，LLMs在合成生物學(xué)中的應(yīng)用尚處于探索階段，特別是在知識(shí)合成和智能化生產(chǎn)中的潛力尚未被充分挖掘。
“我們研發(fā)的菌種改造專家系統(tǒng)整合了51777篇文獻(xiàn)摘要和23318篇開放獲取全文PDF，并測(cè)試了LLMs在合成生物學(xué)問題上的表現(xiàn)，在結(jié)合檢索增強(qiáng)生成技術(shù)后，LLMs的回答準(zhǔn)確性從25%顯著提升至85%，其中Qwen和Llama3模型表現(xiàn)尤為突出。同時(shí)，為了進(jìn)一步驗(yàn)證LLMs在生物制造中的應(yīng)用潛力，我們又進(jìn)一步分析了其在生物序列建模、細(xì)胞工廠開發(fā)和自驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室中可能發(fā)揮的作用。最終確認(rèn)，作為智能代理，LLMs可以通過任務(wù)規(guī)劃、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，推動(dòng)生物制造向SDL范式轉(zhuǎn)變。而SDL結(jié)合機(jī)器人技術(shù)與人類的監(jiān)督，則能夠?qū)崿F(xiàn)從任務(wù)分解到實(shí)驗(yàn)執(zhí)行的全流程自動(dòng)化，為未來智能化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。”天津工業(yè)生物技術(shù)研究所生物設(shè)計(jì)中心相關(guān)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人說。
據(jù)介紹，SynBioGPT菌種改造專家系統(tǒng)已通過海外科學(xué)家驗(yàn)證，取得了良好的效果。基于該系統(tǒng)的進(jìn)一步研究詳細(xì)闡明了LLMs在合成生物學(xué)知識(shí)合成和生物制造智能化中的應(yīng)用機(jī)制，展示了其在提升生產(chǎn)效率和可持續(xù)性方面的潛力，同時(shí)也為L(zhǎng)LMs在合成生物學(xué)中的應(yīng)用提供了新的視角，拓展了其在生物催化、藥物開發(fā)和環(huán)保技術(shù)中的研究領(lǐng)域。
據(jù)悉，該研究得到了天津市合成生物技術(shù)創(chuàng)新能力提升行動(dòng)、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持，相關(guān)成果發(fā)表于Trends in Biotechnology期刊。
近年來，天津港保稅區(qū)錨定生物制造、基因科技、低空經(jīng)濟(jì)、綠色氫能四大新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展方向，逐步拓寬創(chuàng)新賽道，持續(xù)推進(jìn)“一心兩基四所”等重大創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)，大力支持龍頭企業(yè)牽頭組建創(chuàng)新聯(lián)合體，提高科技成果落地轉(zhuǎn)化率，主動(dòng)融入全球創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，打造具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的科技創(chuàng)新開放環(huán)境，在開創(chuàng)全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化大都市新局面、譜寫中國式現(xiàn)代化天津篇章中展現(xiàn)保稅新作為。
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