Hôm nay, chúng tôi công bố SynthID Bio, một phương pháp gắn watermark và phát hiện các protein do AI thiết kế – những khối xây dựng cơ bản của sự sống.
Chúng tôi tin rằng đây là lần đầu tiên nhân loại tổng hợp thành công các protein do AI thiết kế vừa có chức năng sinh học vừa được gắn watermark. Đây là một thành tựu kỹ thuật xuất sắc từ các nhóm nghiên cứu tại @GoogleDeepMind, đồng thời cũng là một lớp bảo vệ thiết yếu khi chúng ta bước vào kỷ nguyên chuyển đổi của ngành nghiên cứu sinh học.
AI tạo sinh đang giúp cộng đồng khoa học thiết kế các thực thể sinh học mới, chẳng hạn như protein có chức năng, thông qua những hệ thống như AlphaProteo và RFDiffusion, thậm chí cả thể thực khuẩn (bacteriophage). Công nghệ mạnh mẽ này có thể thúc đẩy cách chúng ta phát triển các phương pháp điều trị bệnh hiệu quả, nhưng cũng tiềm ẩn nguy cơ bị lạm dụng. Ví dụ, protein do AI tạo ra có thể vượt qua các biện pháp kiểm tra an toàn sinh học mà những công ty tổng hợp gene đang áp dụng, cũng như đe dọa làm ô nhiễm các cơ sở dữ liệu khoa học dùng chung.
Trong nhiều năm qua, tôi và đội ngũ tại Google DeepMind đã không ngừng nỗ lực đảm bảo các mô hình AI hoạt động an toàn, bằng cách xây dựng những giải pháp giúp truy xuất nguồn gốc nội dung do AI tạo sinh tạo ra. Quá trình nghiên cứu đó đã dẫn chúng tôi đến việc phát triển SynthID – giải pháp tiên tiến nhất hiện nay, có khả năng nhúng watermark vô hình vào các sản phẩm do AI tạo ra như hình ảnh, video, âm thanh và văn bản mà không làm giảm chất lượng của chúng. Tính đến nay, SynthID đã được sử dụng để gắn watermark cho hơn 100 tỷ hình ảnh và video cùng lượng âm thanh tương đương hơn 60.000 năm, đồng thời được nhiều đối tác lớn trong ngành ứng dụng, bao gồm OpenAI, NVIDIA và Kakao.
Việc đưa SynthID vào thế giới sinh học là một thách thức không hề nhỏ. Trong lĩnh vực hình ảnh, video và âm thanh, tính "vô hình" của watermark phải tính đến nhận thức của con người, tránh gây ra lỗi hiển thị hay méo tiếng. Sinh học thì khác. Một chuỗi protein không chỉ đơn thuần là một dãy ký tự: nó là một thực thể vật lý phải hoạt động được trong thế giới tự nhiên và mang lại những hệ quả sinh học thực tế. Watermark chỉ phát huy tác dụng khi các phân tử sau khi gắn vẫn giữ nguyên chức năng. Đối với protein, điều này nghĩa là nó phải cuộn gập, tương tác với các thụ thể tế bào và liên kết với các phân tử khác y hệt như phiên bản không gắn watermark.
Với SynthID Bio, chúng tôi đã gắn watermark hiệu quả mà vẫn bảo toàn được hoạt tính sinh học. Chúng tôi phát triển các kỹ thuật để gắn watermark cho cả chuỗi protein lẫn dự đoán về cấu trúc ba chiều của chúng. Quá trình thử nghiệm rộng rãi SynthID Bio cho thấy các phân tử được gắn watermark vẫn hoạt động tốt trong môi trường sinh học cũng như trên các mục tiêu điều trị thực tế. Trong các thí nghiệm tại phòng thí nghiệm ướt (wet-lab), các binder được gắn watermark của chúng tôi cũng đạt hiệu quả tương đương với phiên bản không gắn watermark, khẳng định hệ thống đang hoạt động đúng như thiết kế.
Tôi kỳ vọng SynthID Bio sẽ trở thành một lớp xác minh quan trọng trong việc truy vết các thiết kế do AI tạo ra. Bằng cách tự động đánh dấu các protein do AI tạo ra, công cụ này có thể giúp các nhà cung cấp dịch vụ tổng hợp tinh gọn quy trình rà soát an ninh thủ công vốn chậm chạp và đang làm đình trệ nhiều nghiên cứu quan trọng.
SynthID Bio cũng sẽ góp phần bảo vệ tài nguyên khoa học chung. Những đột phá như AlphaFold phụ thuộc vào các cơ sở dữ liệu công khai sạch, chẳng hạn như Protein Data Bank – nơi đang đứng trước nguy cơ bị tràn ngập bởi khối lượng khổng lồ các dự đoán do AI tạo ra. Bằng cách lọc bỏ những dữ liệu bị phân loại sai này, SynthID Bio giúp các cơ sở dữ liệu dùng chung và các thuật toán tương lai luôn chính xác, không bị nhiễu bởi những dự đoán vô tình bị dán nhãn sai.
Chúng tôi đang tiếp tục cải thiện SynthID và mở rộng sang nhiều dạng thức sinh học khác. Như một ví dụ ban đầu, tôi rất vui mừng chia sẻ rằng trong khuôn khổ hợp tác đang diễn ra với phòng thí nghiệm Hie tại Đại học Stanford và Arc Institute, chúng tôi đã mở rộng SynthID Bio để gắn watermark cho bộ gene của một thể thực khuẩn do Evo 2 thiết kế. Các thử nghiệm ban đầu trong phòng thí nghiệm trên môi trường nuôi cấy vi khuẩn cho thấy phương pháp gắn watermark của chúng tôi có thể bảo toàn chức năng của thể thực khuẩn. Đây là cột mốc khởi đầu và là một minh chứng kỹ thuật đầy hứa hẹn, chúng tôi mong sớm được chia sẻ thêm chi tiết với cộng đồng khoa học.
Việc xây dựng các tiêu chuẩn hiệu quả về truy xuất nguồn gốc sinh học cần là một quá trình hợp tác. Giống như cách chúng tôi đã làm với cơ sở dữ liệu AlphaFold, chúng tôi đang bắt tay cùng cộng đồng khoa học và an ninh sinh học để cùng nhau phát triển những công nghệ này. Bước đầu tiên, chúng tôi công bố bài báo nghiên cứu về phương pháp, mã nguồn mở cùng dữ liệu in vitro, và cung cấp trọng số mô hình (weights) cho cộng đồng nghiên cứu, nhằm hiện thực hóa trọn vẹn lợi ích về an ninh sinh học từ công trình này.
Chúng ta đang bước vào kỷ nguyên mà sinh học chuyển mình từ một ngành khoa học quan sát sang một lĩnh vực mà con người có thể thiết kế một cách có trách nhiệm. Việc gắn watermark không thể tự mình giải quyết mọi vấn đề an ninh sinh học, nhưng đó là một bước tiến quan trọng hướng tới một thế giới an toàn và bền vững hơn. Tôi tin rằng chúng ta không nên đo lường sự tiến bộ chỉ dựa trên độ phức tạp của các cấu trúc sinh học mà mình có thể mô phỏng, hay tác động tiềm tàng của chúng, mà còn phải dựa trên tầm nhìn xa và tinh thần trách nhiệm khi dẫn dắt những năng lực ngày càng tân tiến này.
Đọc blog của chúng tôi: https://deepmind.google/blog/introducing-synthid-bio/ và bài báo kỹ thuật: https://www.nature.com/articles/s41586-026-10965-y
