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BioINwatch

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AI 가상 실험실(AI virtual lab)에서 개발한 나노바디

  • 등록일2025-01-07
  • 조회수1383
  • 분류플랫폼바이오 > 바이오융합기술

 

 

AI 가상 실험실(AI virtual lab)에서 개발한 나노바디

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 25-2

 

 


  • ◇︎AI 가상 실험실(AI virtual lab)은 인간과 AI가 협력하여 연구를 수행하는 새로운 패러다임을 제시하는데최근 인간 과학자와 AI 에이전트(AI PI, AI critic, AI specialists)가 협력하여 다단계 과학 연구를 수행하는 시스템을 구성이를 통해 SARS-CoV-2에 대한 고효율 나노바디를 설계하였고이 나노바디는 기존의 변이체 뿐 아니라 새로운 변이체에도 적용할 수 있음을 실험적으로 입증

주요 출처 : Nature news, Virtual lab powered by ‘AI scientists’ super-charges biomedical research, 2024.12.4.; bioRxriv, The Virtual Lab: AI Agents Design New SARS-CoV-2 Nanobodies with Experimental Validation, 2024.11.11



◆︎ AI 가상 실험실(AI virtual lab)은 인간과 AI가 협력하여 연구를 수행하는 새로운 패러다임을 제시

○ 스탠퍼드 대학교 연구팀은 AI 과학자를 활용한 가상 실험실을 개발하여 항체 설계를 포함한 다학제적 연구를 진행

  - 이 시스템은 인간 과학자의 감독 하에 AI 모델들이 자율적으로 문제를 해결하고 논의하는 방식으로 운영

  - 가상 실험실 시스템은 특히 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)를 표적으로 하는 항체 설계 연구를 사례로 설명

○ (가상 실험실 구성) 인간 과학자의 감독과 결정 하에 여러 AI 과학자(에이전트)로 구성되며, 각 AI 에이전트는 특정 역할을 수행

  - 인간 과학자(Human User): 실험 설계와 같은 창의적인 작업을 주도하며, 가상 실험실의 전반적인 목표를 설정

   ※ 프로젝트의 전반적인 방향성을 설정하고 가상 실험실의 워크플로를 관리하며, AI 에이전트들이 생성한 데이터와 결과를 검토하여 최종적으로 결정을 내림

  - AI PI(AI Principal Investigator): 인간 과학자와 유사하게 가상 실험실 내에서 리더 역할을 수행하지만, 주로 데이터 기반으로 의사결정

   ※ AI 에이전트 간의 협력을 조율하며, 목표에 따라 워크플로를 자동 최적화

  - AI critic(Scientific critic): 다른 AI 과학자들이 만든 결과물을 검토하고 오류를 발견하거나 개선점을 제안

  - 특화된 AI 과학자들(AI specialists): 면역학자(Immunologist), 컴퓨터생물학자 (Computational biologist), 머신러닝 전문가(Machine learning specialist)와 같은 특정 학문 분야에 전문화된 AI 모델들이 작업을 수행


가상 실험실(Virtual Lab)의 설계 및 작업 흐름 >


 

(a) 가상 실험실에서 연구 프로젝트가 시작되는 초기 단계로인간 과학자가 각 AI 에이전트의 역할을 정의하고팀 구성 및 책임을 분배

(b) 각 에이전트가 연구 목표에 맞는 데이터 처리와 도구* 실행을 담당이 단계에서는 각 에이전트가 개별적으로 데이터를 분석하며데이터 흐름이 병렬적으로 진행

* ESM(Evolutionary Scale Modeling): 단백질 서열을 분석하여 돌연변이 후보를 선정

AlphaFold-Multimer: 단백질 간 상호작용 구조를 모델링하여 결합 신뢰도(ipLDDT)를 계산

Rosetta: 돌연변이 단백질의 결합 에너지와 안정성을 평가

(c) 가상 실험실의 마지막 단계로각 에이전트가 생성한 데이터를 통합하고, PI가 최종적으로 결정을 내림필요할 경우 반복적으로 워크플로를 실행해 결과를 개선


출처: bioRxriv, The Virtual Lab: AI Agents Design New SARS-CoV-2 Nanobodies with Experimental Validation, 2024.11.11.


...................(계속)

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