Heute haben wir SynthID Bio vorgestellt – eine Methode, um von KI entworfene Proteine, die Bausteine des Lebens, mit einem Wasserzeichen zu versehen und sie zu erkennen.
Wir gehen davon aus, dass es der Menschheit damit erstmals gelungen ist, von KI entworfene Proteine zu synthetisieren, die sowohl funktionsfähig als auch mit einem Wasserzeichen markiert sind. Das ist eine herausragende ingenieurwissenschaftliche Leistung unserer Forschungsteams bei @GoogleDeepMind, aber gleichzeitig ein unverzichtbarer Schutzmechanismus, während wir in ein transformatives Zeitalter der biologischen Forschung eintreten.
Generative KI hilft der Wissenschaft dabei, neuartige biologische Strukturen wie funktionale Proteine zu entwerfen – etwa mit Systemen wie AlphaProteo und RFDiffusion oder sogar für Bakteriophagen. Diese leistungsstarke Technologie könnte die Entwicklung wirksamer Therapien voranbringen, birgt aber auch das Risiko des Missbrauchs. So könnten beispielsweise von KI erzeugte Proteine die Biosicherheitsprüfungen von Gensynthese-Unternehmen umgehen und zudem öffentliche wissenschaftliche Datenbanken verunreinigen.
Mein Team und ich bei Google DeepMind arbeiten seit vielen Jahren daran, KI-Modelle sicher zu machen, und entwickeln Lösungen, mit denen sich die Herkunft generativer KI-Inhalte nachvollziehen lässt. Aus dieser Forschung entstand SynthID: eine hochmoderne Lösung, die unsichtbare Wasserzeichen in KI-generierte Inhalte wie Bilder, Videos, Audio und Text einbettet, ohne deren Qualität zu beeinträchtigen. SynthID wurde bereits genutzt, um mehr als 100 Milliarden Bilder und Videos sowie über 60.000 Jahre Audiomaterial mit Wasserzeichen zu versehen. Zudem setzen zahlreiche wichtige Branchenpartner auf unsere Technologie, darunter OpenAI, NVIDIA und Kakao.
SynthID an die biologische Welt anzupassen, war eine enorme Herausforderung. Bei Bildern, Videos und Audio muss Unsichtbarkeit bedeuten, die menschliche Wahrnehmung zu berücksichtigen und visuelle Artefakte oder akustische Verzerrungen zu vermeiden. In der Biologie gelten andere Regeln. Eine Proteinsequenz ist nicht einfach nur eine Zeichenkette: Sie ist eine physische Entität, die in der natürlichen Welt funktionieren muss – mit realen biologischen Konsequenzen. Wasserzeichen funktionieren nur, wenn die resultierenden Moleküle ihre Funktion behalten. Für ein Protein heißt das: Es muss sich falten, mit zellulären Rezeptoren interagieren und exakt so mit anderen Molekülen kommunizieren wie sein Gegenstück ohne Wasserzeichen.
Mit SynthID Bio ist uns eine effektive Wasserzeichnung gelungen, die die biologische Aktivität vollständig erhält. Wir haben Verfahren entwickelt, um sowohl Proteinsequenzen als auch Vorhersagen ihrer dreidimensionalen Strukturen mit Wasserzeichen zu versehen. Unsere umfangreichen Tests zeigten, dass die markierten Moleküle sowohl in biologischen Umgebungen als auch gegenüber echten therapeutischen Zielstrukturen funktionierten. In Laborexperimenten erreichten unsere markierten Binder dieselbe Erfolgsquote wie die unmarkierten Varianten – ein klarer Beleg dafür, dass unser System wie vorgesehen funktioniert.
Ich hoffe, dass SynthID Bio zu einer zentralen Prüfinstanz wird, um von KI entworfene Strukturen zurückzuverfolgen. Indem es KI-generierte Proteine automatisch kennzeichnet, kann es Anbietern von Synthesediensten helfen, die derzeit langsamen, manuellen Sicherheitsprüfungen zu verschlanken, die wichtige Forschungsvorhaben oft ausbremsen.
Darüber hinaus trägt SynthID Bio dazu bei, das wissenschaftliche Gemeingut zu schützen. Durchbrüche wie AlphaFold sind auf saubere öffentliche Datenbanken wie die Protein Data Bank angewiesen. Diese laufen jedoch Gefahr, durch riesige Mengen an KI-generierten Vorhersagen verunreinigt zu werden. Indem SynthID Bio solche fehlerhaft klassifizierten Einträge herausfiltert, bleiben unsere gemeinsamen Datenbanken und künftigen Algorithmen präzise und frei von versehentlich falsch gekennzeichneten Vorhersagen.
Wir arbeiten kontinuierlich daran, SynthID zu verbessern und auf weitere biologische Modalitäten auszuweiten. Als ersten Meilenstein freue ich mich, berichten zu können, dass wir SynthID Bio in einer laufenden Zusammenarbeit mit dem Hie Lab der Stanford University und dem Arc Institute erweitert haben, um das Genom eines mit Evo 2 entworfenen Bakteriophagen mit einem Wasserzeichen zu versehen. Erste Labortests in Bakterienkulturen haben gezeigt, dass unsere Wasserzeichen-Methoden die Funktion des Bakteriophagen erhalten. Dies ist ein früher Meilenstein und ein vielversprechender technischer Machbarkeitsnachweis. Wir freuen uns darauf, bald weitere Details mit der Wissenschaftsgemeinschaft zu teilen.
Wirksame Standards für die Nachvollziehbarkeit biologischer Ursprünge sollten gemeinsam entwickelt werden. Wie schon bei der AlphaFold-Datenbank arbeiten wir eng mit der Wissenschafts- und Biosicherheits-Community zusammen, um diese Technologien gemeinsam voranzubringen. Als ersten Schritt veröffentlichen wir unser Methoden-Paper, stellen den Code und die In-vitro-Daten als Open Source zur Verfügung und geben die Modellgewichte für die Forschung frei – damit das volle Biosicherheitspotenzial dieser Arbeit ausgeschöpft werden kann.
Wir treten in eine Ära ein, in der sich die Biologie von einer beobachtenden Wissenschaft zu einer Disziplin wandelt, die wir verantwortungsvoll gestalten können. Wasserzeichen allein werden keine Biosicherheit schaffen, aber sie sind ein wichtiger Schritt hin zu einer sichereren und widerstandsfähigeren Welt. Ich bin überzeugt: Fortschritt sollte sich nicht nur daran messen lassen, wie komplex die biologischen Strukturen sind, die wir modellieren können, oder welches Potenzial sie haben – sondern auch an der Weitsicht und Verantwortung, mit der wir diese wachsenden Möglichkeiten steuern.
Lies unseren Blogbeitrag: https://deepmind.google/blog/introducing-synthid-bio/ und unser Fachpaper: https://www.nature.com/articles/s41586-026-10965-y
