AI 已經能從零寫出一隻病毒的基因,而防守那一邊還在用 Ctrl+F
TL;DR
- Radical Numerics 執行長 Eric Nguyen 是 Evo 系列模型的第一作者,這系列模型開創了「生成式基因體學」,也就是讓 AI 不只讀 DNA,還能寫 DNA
- 已經有團隊用 Evo 生成出史上第一個完全由 AI 設計、且真的能運作的基因體,是一隻噬菌體(bacteriophage,專門感染細菌的病毒),全長只有六千個鹼基對
- 新模型 Omnii 把語言模型圈的「對齊」那一套搬進基因體,在預測一個基因突變會不會致病這件事上做到業界最佳,尤其在過去所有工具都失靈的非編碼區
- 全世界的 DNA 合成公司都能像 Amazon 一樣接單出貨,但他們的危險序列偵測基本上是「跟已知病原資料庫比對字串」,遇到換個拼法、保留同樣功能的序列就直接失效
- Eric 最擔心的不是國家級生物武器,是門檻降低之後,有人不小心做出了自己也關不住的東西
- 這家公司的立場很少見:攻擊面和防守面用的是同一批模型,所以做設計的團隊本來就該同時做防禦
先講一下這集的來歷。Latent Space 原本是 swyx 主持的 AI 工程師訪談節目,今年另外開了一條專講「AI 做科學」的支線,主持人換成兩位有博士學位又自己在創業的人:Brandon Anderson,在 Atomic AI 做 RNA 藥物開發的 AI 系統;還有 RJ Honicky,MiraOmics 的共同創辦人兼技術長,做單細胞、空間轉錄體和病理切片分析的模型。兩個人都是實際在濕實驗室跟資料裡打滾過的,所以這集的追問角度跟一般科技 podcast 完全不同,中間有好幾次直接質疑來賓的資料有沒有洩漏、實驗設計合不合理。
來賓 Eric Nguyen 是 Radical Numerics 的共同創辦人兼執行長,Stanford 生物工程與 AI 博士,出自 Chris Ré 的實驗室。他是 Evo 這個模型的第一作者,也是把「生成式基因體學」這個領域從零推出來的人。Radical Numerics 今年六月才正式亮相,帶著五千萬美金種子輪,目標講得很大:建構「通用生物智慧」,一個能同時讀寫 DNA、RNA、蛋白質、表觀遺傳的整合模型。科學顧問名單包含 Microsoft 首席科學長 Eric Horvitz、哈佛的 George Church,還有前美國助理國防部長 Andrew Weber,這個人負責過核生化防禦計畫。這份顧問名單本身就在說故事。
有一種語言,我們讀了七十年還是看不懂文法
先講一個大部分人沒意識到的事:人類基因體定序完成二十幾年了,但我們對它的理解其實少得可憐。
三十億個字母,我們知道它編碼了一個人的全部,可是那些字母怎麼組合起來變成功能、變成特徵、變成疾病,這套「文法」到現在還是一團模糊。更尷尬的是,真正拿去做蛋白質的編碼區只佔百分之一點五到兩,剩下百分之九十八在幹嘛?大部分是調控,決定某個基因什麼時候開、開多大。而傳統的生物資訊工具幾乎全都集中在那百分之二上面,因為只有那塊看得懂。
這就像你拿到一本三千頁的書,只讀得懂目錄,然後試圖從目錄推論整本書在講什麼。
Eric 這群人的切入點其實是從技術端開始的,蠻好玩。他們本來在研究長上下文的語言模型架構,用卷積取代注意力機制,做出一個叫 Hyena 的運算子,可以處理到一百萬個 token。做完之後就在想,世界上最長的序列是什麼?想來想去,答案就是 DNA。
當時業界在做的 DNA 模型,上下文只有一兩千個鹼基對。而人類大部分的轉錄本本身就有三千個字母左右。換句話說,那些模型連一個完整的段落都讀不完,就要你回答整篇文章的主旨。
「如果 AI 可以寫 DNA,你會拿來幹嘛?」
從讀到寫,這是 Evo 的分水嶺。
Eric 講了一段我很喜歡的往事。他當初拿這個想法去問 Stanford 的科學家,花了六個月,幾乎每一個人都覺得這是蠢主意。給他的理由包括:我們人類自己都不懂 DNA 的規則,你怎麼能指望 AI 學會?你連答案對不對都判斷不了,怎麼訓練?DNA 裡面一堆重複字元,雜訊太多,根本沒有規律。
他的回應大概是「我不知道能幹嘛,但感覺就是對的」。然後真的說服人掏錢買 GPU,讓這群瘋小孩去訓練一個大模型。
第一個結果出來的時候他說起了雞皮疙瘩:有人把第一個 checkpoint 丟去跑蛋白質的評測基準,結果居然跟專門的蛋白質模型打平。他們從來沒告訴模型什麼是蛋白質。後來 NVIDIA 加入做 Evo 2,OpenAI 的 Greg Brockman 請了四個月的假跑來幫忙,他們凌晨三點在 Slack 上跟 Greg 一起 debug。這畫面有夠魔幻。
Evo 最出名的兩個成果,一個是設計出全新的 CRISPR-Cas 系統。這件事的難度在於,CRISPR-Cas 同時包含 RNA 和蛋白質兩種分子,當時所有模型都是單一模態的,蛋白質模型只會生蛋白質,RNA 模型只會生 RNA,沒有人能一次協同設計整套系統。Evo 從 DNA 這個更底層的地方出發,一個模型就把兩邊都生出來了。
另一個是別的團隊拿 Evo 生出史上第一個 AI 從零設計的基因體。一隻噬菌體,六千個鹼基對。這件事讓 Eric 開始收到大量的來信,一半興奮,一半擔心。他自己的判斷是:這是一個非常明確的徵兆。如果你能操縱生命的基本織料、能控制它的功能,那你同時也放出了另一件事的可能性。
之前寫過的Chai Discovery也是走 AI 設計生物分子這條路,但那家的焦點是抗體發現。Radical Numerics 更底層一層,從 DNA 出發往上長。
Omnii 做的事:把 ChatGPT 那套「調教」搬進基因體
Evo 雖然驚豔,但一直有個尷尬:在人類基因體的任務上,它打不贏那些小而專的模型。社群的反應很直白,我有專用工具,幹嘛用你這個巨獸?
Omnii 的答案,說白了就是四個字:它被調教過。
Eric 的框架很清楚。目前生物領域的模型幾乎全都停在「基礎模型」階段,只有預訓練,沒有對齊。用自然語言的類比,就是你把整個網路餵進去做完下一個字預測,然後直接把這個半成品丟給使用者。真正讓 ChatGPT 好用的,是後面那一大段中期訓練跟後訓練,教它「遇到這種提問,該用這種形式回答」。
所以他們做的是:設計特殊 token 當作任務提示,把基因體學家實際會問的問題結構化。給你一個野生型序列跟一個突變序列,幫我找出致病的那個變異,這種問答格式不會自己從預訓練裡長出來,得刻意教。
成果是什麼?在判斷一個突變會不會致病的評測上,Omnii 拿下多項最佳。而且真正拉開差距的地方剛好在非編碼區,就是前面講的那百分之九十八。傳統統計方法在這裡幾乎沒轍,但大部分疾病的根源其實藏在這裡。
有個額外的好處他在部落格上沒特別強調,但對實務使用者很關鍵:你不需要先把模型的嵌入向量抽出來、再接一個分類頭、再訓一次回歸。想像一下如果你每問 ChatGPT 一個問題,都得先幫它做一次微調,那有多荒謬。Omnii 是開箱即用的,你用對的格式提問,它就用對的格式回答。
主持人在這裡追了一刀很漂亮:你怎麼確定訓練資料沒有洩漏到評測集裡?Eric 的回答是他們有生物資訊團隊專門做序列比對、去重和清理,只要跟評測集相似的就移除。這個回答我覺得誠實但不算完全令人放心,畢竟基因序列的「相似」判定本身就是個開放問題。
實際用途已經在敲門了。很多醫院系統跟非營利組織手上有大量基因資料,病人有明確症狀,但找不到是哪一段 DNA 造成的,這在臨床上叫「意義未明變異」。這正是這類模型能直接派上用場的地方。
讓模型「順著趨勢往上寫」
這集最有意思的實驗,是他們怎麼把思維鏈(chain of thought,讓模型把推理過程寫出來再回答)的概念搬到 DNA 上。
問題在於,DNA 沒有「詞彙」可以用來思考。所以他們做了一個很土但很聰明的版本。
他們拿一個 RNA 適體(aptamer,會跟特定目標結合的短 RNA)的大型資料集,每條序列都有一個實驗測出來的適應度分數。他們把分數最高的那一批藏起來,只給模型看分數較低的,但把它們由低到高排好順序餵進去,然後問模型:接下來呢?
模型真的順著這條軌跡往上寫,生出了它從沒看過的高分序列。
Eric 講得很誠實,濕實驗室的驗證還在跑,所以部落格裡沒放。但如果成立,這個範式可以套用到幾乎所有生物序列設計:你只要有序列加上某種可量化的好壞分數,而且有中間過程的紀錄,就能讓模型學會「往好的方向走」。他們正在試的兩個方向,一個是抗微生物抗藥性,用設計過的噬菌體去針對性殺死特定細菌(全球每年約兩百萬人死於細菌感染),另一個更出乎意料:跟美國國家實驗室合作,設計能選擇性抓取特定稀土礦物的蛋白質。這件事關係到供應鏈安全,不是生醫問題,是地緣政治問題。
RJ 在這裡有個很到位的反駁:設計蛋白質結構,你的優勢明明比不上專門的結構模型。Eric 的回答是,他們的優勢在「脈絡」。他們可以把目標蛋白質上游的非編碼區一起餵進去,等於告訴模型「你現在在這個微生物的這個鄰里,從這裡找變體」。這是純蛋白質模型做不到的事。他形容 DNA 是「物理世界壓進序列裡的印痕」,你要的那段有價值,但那段旁邊的東西告訴你它從哪來、為什麼長這樣。
攻擊在跑,防守在走
現在講這集真正的重點。
Eric 說他前一晚參加了一場關於 AI 科學家的座談,最後一題問所有講者:AI 做科學最大的末日風險是什麼?每一個人都回答生物武器。然後他去查這些公司實際在做什麼,發現在這塊幾乎沒有投入。
這就是 Radical Numerics 所謂「雙重使命」的由來。而且他們的論證不只是道德上的,是技術上的:能生成的模型,天生就很會判別。一個很懂怎麼寫出有功能序列的模型,也會很懂一段序列到底有沒有致病性。攻擊和防守用的是同一批權重。
目前的防線長什麼樣子?
有兩層。第一層是自然語言層,就是你在 Fable 之類的前沿模型上問任何跟病毒沾邊的問題,它立刻把你擋下來。主持人自己吐槽說做生物的人用這些模型,幾乎打什麼都被攔。這層有用,但只擋得住「用嘴問」的人。
第二層才是要命的。全世界的 DNA 合成公司接受線上下單,你把序列設計傳過去,他們把實體 DNA 分子寄給你,跟收 Amazon 包裹沒兩樣。這是整個生物研究的基礎建設,它必須存在。而這些公司確實有偵測工具,但那些工具的原理基本上是:把你送來的序列跟已知病原資料庫比對,看有沒有對上。
說得直接一點,這是 Ctrl+F。
問題在哪?Microsoft 有一篇叫 Paraphrase 的研究已經示範過:你可以用蛋白質語言模型把一段序列「換句話說」,保留完全相同的結構與功能,但字母層面長得完全不一樣。然後把它送進現有的偵測系統,系統認不出來。
換個角度看,這正是 Omnii 那個「疾病流形」可解釋性工作的另一面。模型內部學到的是功能的表示空間,不是字串。所以理論上它能說「這段序列跟已知病原長得很不像,但它們在功能空間裡是鄰居」。這是 Radical Numerics 想補的洞:不只判斷危不危險,還要能標出哪一段危險、以及它從哪來。他們把生物防禦拆成四根柱子,偵測與監控、歸因、對抗措施、嚇阻,公司做前三根。
為什麼這場軍備競賽跟資安不一樣
RJ 在這裡提了一個我覺得整集最深刻的反駁。
資安的軍備競賽有一個隱含前提:你可以打補丁。只要漏洞被發現、被修掉、使用者有更新,那條路就關了。理論上,一個夠強的模型有機會把所有非社交工程的漏洞都堵住。
但人類的基因體不能打補丁。它是固定的。攻擊面永遠開著。
Eric 的回應不是硬扛,而是換一個務實的框架。他說他們不是在問「怎麼百分之百阻止危險設計」,那是無解的題。他們問的是:攻擊面有一堆人在推前沿,防守面有前沿技術在用嗎?答案是沒有。所以目標只是把防守拉到勢均力敵,而不是拉到完美。
而且他點出一個常被忽略的分工。當防守失效、危險的東西已經流出去了,那時候需要的是環境監測、樣本歸因、快速研發對抗措施。這個社群一直存在,只是手上的工具很舊。你不需要完美的攔截器才能幫到他們。
至於他自己最怕什麼?不是國家級生物武器計畫。他說有位顧問實地看過、也拆除過那種設施,所以他知道那東西真實存在,但和平時期沒那麼可怕。他真正覺得近期更可能發生的是無意的那種:門檻降低、速度加快、做這件事的人數量級上升,然後有人只是想研究某個功能,做出來的東西關不住,跑出去了。
這個判斷跟 FAR.AI 那份 AI 資安排行榜講的邏輯其實是同一套:攻擊的邊際成本一直在掉,防守的投入卻沒有等比例跟上。差別只在於,資安出事你賠錢,這個出事賠的是別的東西。
我的幾個想法
第一,把攻防放在同一個屋簷下,跟大廠設一個 safety team 是兩回事。大廠的 safety team 通常是成本中心,跟能力團隊天然對立。Radical Numerics 的說法是,因為底層是同一個模型,做防守反而是在練同一塊肌肉。這個誘因結構我覺得比「我們很負責任」的聲明可信得多。
第二,這可能會長成一個政府採購市場。四根柱子裡的偵測、歸因、對抗措施,買單的都是國防跟公衛部門,不是藥廠。這種生意的特徵是週期長、合約大、技術護城河看的是你有沒有前沿模型而不是有沒有業務關係。Andrew Weber 在顧問名單上,不是巧合。
第三,Eric 最後講到的那個瓶頸我很有感。他說在生物這行,一個人越是專家,對新方法就越悲觀,而且通常他們的悲觀是有道理的。他們公司在找的人是「懂這個領域,但還沒有停止做夢」的那種。這個描述我覺得放到任何產業都成立,包括我自己所在的這行。專業度跟想像力的比例失衡,是很多聰明人卡住的真正原因。
最後補一個他自己的態度。主持人問他這些事會不會讓他睡不著,他說不會,他整體是樂觀的,他認為好處遠大於壞處,所以才做這件事。但也正因為他在推進能力那一邊,他覺得自己有責任同時把防守那一邊拉上來。
這個態度不是口號,因為它是有成本的。
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