Wat doe je als je een onderzoek wilt starten naar een opkomende ziekte, maar het ontbreekt je aan de tijd, geld of contacten? Virologen, immunologen, bio-informatici, je hebt ze allemaal nodig.
Een groep Amerikaanse wetenschappers trok de stoute schoenen aan en zette een team van slimme AI-agenten in om zelfstandig complexe wetenschappelijke vraagstukken op te lossen, met spectaculair resultaat.
Onderzoekers van Chan Zuckerberg Biohub en Stanford University uit Californië presenteerden deze week in vakblad Nature een revolutionair systeem: het Virtueel Lab. Een menselijke onderzoeker creëert in deze digitale werkomgeving een AI-hoofdonderzoeker, een soort virtuele professor, die vervolgens een team van gespecialiseerde AI-agenten samenstelt. Denk aan een digitale viroloog, een AI-immunoloog, een virtuele data-analist en zelfs een kritische wetenschapsfilosoof die louter uit enen en nullen bestaat. Samen buigen ze zich over een onderzoeksvraag, voeren ze virtuele experimenten uit en leveren ze concrete resultaten af, die vervolgens in echte laboratoria kunnen worden getest.
92 nieuwe eiwitkandidaten
In een proefproject lieten hoofdauteurs John Pak (CZ Biohub) en James Zou (Stanford) hun Virtuele Lab los op een zeer actueel vraagstuk: het ontwikkelen van antistoffen tegen nieuwe varianten van het coronavirus SARS-CoV-2. Binnen enkele dagen presenteerde het AI-team een innovatieve strategie en 92 potentiële nanobody’s. Dit zijn kleine eiwitten met antistofwerking. Twee daarvan bleken in het lab daadwerkelijk effectief tegen het spike-eiwit van de nieuwste virusvarianten. “Het was verbazingwekkend, we keken onze ogen uit”, vertelt Pak. “De AI-agenten werkten snel, zijn creatief en het belangrijkste: hun voorstellen zijn logisch en uitvoerbaar.”
Topdrukte in de teststraat
De wetenschappers wijzen erop dat dit systeem niet bedoeld is om mensen te vervangen. Integendeel: “Het gaf ons juist meer werk”, zegt Pak lachend. “Omdat we ineens veel meer goed doordachte ideeën hadden om te testen.” De AI-agenten discussieerden onderling, stelden vragen en evalueerden elkaars suggesties en dat grotendeels zonder menselijke tussenkomst. Slechts 1 procent van de gesprekken in het Virtueel Lab kwam van mensen. De rest was pure AI-gedreven samenwerking.
Wat het Virtueel Lab zo bijzonder maakt, is niet alleen de snelheid en creativiteit, maar vooral de manier van werken. Elke AI-agent heeft een eigen rol, van specialist tot criticus. “Die criticus bleek cruciaal”, zegt Zou. “Hij stelde scherpe vragen en voorkwam dat de AI’s ontspoorden in onzin of ‘hallucinaties’.” Dit digitale teamwerk blijkt een stuk effectiever dan één superintelligente AI alleen. Net als bij menselijke samenwerking wordt het resultaat beter door verschillende rollen en perspectieven te combineren.
Geen black box
Alle discussies van het AI-team worden tot in de puntjes vastgelegd in transcripties die onderzoekers kunnen inzien. Zo blijft transparantie gewaarborgd; er is inzicht in elk besluit. “Er is niks mysterieus aan”, legt Pak uit. “Je kunt gewoon teruglezen waarom bepaalde keuzes zijn gemaakt.” Volgens Zou ligt de toekomst van wetenschappelijk onderzoek dan ook voor een belangrijk deel bij dit soort virtuele teams. “We tonen aan dat AI meer kan zijn dan een hulpje voor losse taken. Het is in staat om het hele onderzoeksproces aan te sturen, van hypothese tot experiment.”
De huidige versie is afgestemd op biomedisch onderzoek, maar de onderzoekers verwachten dat het Virtueel Lab binnenkort ook inzetbaar is voor andere vakgebieden. Denk aan klimaatonderzoek of scheikunde. “Wat ooit sciencefiction leek, is nu realiteit”, besluit Pak. “En we staan pas aan het begin van dit fantastische verhaal.”
