Las redes neuronales se han apoderado del laboratorio: a los humanos solo les queda sacar la basura y reponer reactivos.

Investigadores chinos crearon un laboratorio en el que la inteligencia artificial planifica los experimentos de forma autónoma, controla robots y trabaja con ADN. Durante la prueba más prolongada el sistema AutoDNA realizó 11 382 operaciones en ocho días y medio, escribió texto en moléculas de ADN y lo leyó de nuevo. A los humanos les tocaba reponer reactivos, retirar residuos y ayudar cuando el equipo fallaba.

La característica principal de AutoDNA es que al científico no le hace falta detallar cada acción de antemano. Basta formular la tarea en lenguaje natural y, a continuación, se pone a trabajar un equipo de agentes de IA. Uno estudia las publicaciones científicas y elabora un plan, otro traduce las instrucciones a comandos para los aparatos, y los demás vigilan el experimento, controlan los robots y verifican los resultados. Si surge algún problema, el sistema intenta encontrar una solución por sí mismo.

Para su funcionamiento los investigadores integraron más de 20 tipos de equipos de laboratorio. Manipuladores robotizados trasladan las muestras entre aparatos, dispositivos especiales mezclan líquidos con reactivos y otras instalaciones crean, copian y leen moléculas de ADN. Normalmente operaciones similares requieren la participación constante de especialistas, porque los aparatos funcionan con programas distintos y el más mínimo error puede estropear las muestras y echar por tierra varias horas de trabajo.

La comprobación más inusual fue el intento de conservar texto corriente dentro del ADN. Los investigadores pidieron al laboratorio que escribiera una frase en inglés sobre la capacidad de la inteligencia para adaptarse a los cambios. Primero, el sistema convirtió el mensaje en secuencias de los cuatro componentes químicos del ADN, representados por las letras A, T, G y C. Después los robots sintetizaron 78 fragmentos de ADN, realizaron los procedimientos de laboratorio necesarios y leyeron la información registrada. A pesar de errores puntuales en las secuencias moleculares, la frase original pudo recuperarse por completo.

El propio principio del almacenamiento de datos en el ADN se conoce desde hace tiempo. En lugar de los habituales ceros y unos, la información se codifica mediante los cuatro componentes de la molécula, de modo que un volumen diminuto de material biológico puede, en teoría, albergar conjuntos de datos enormes. Sin embargo, la escritura requiere síntesis química y la lectura equipos especiales que determinan el orden de los componentes del ADN. En el experimento con AutoDNA lo importante no fue la cantidad de texto almacenado, sino la capacidad de la inteligencia artificial para organizar todo el proceso de principio a fin.

Los investigadores encargaron al laboratorio otras tareas. Por ejemplo, AutoDNA seleccionó de forma autónoma las condiciones para la síntesis de ADN, variando el tiempo de las reacciones y la cantidad de sustancias utilizadas. Tras varios intentos, el sistema consiguió un rendimiento medio del 97,8% en cada etapa de adición de un nuevo componente de ADN, acercándose a los resultados de especialistas con experiencia. Y cuando se permitió a las redes neuronales ejecutar varios procedimientos experimentales al mismo tiempo, el trabajo total se completó 3,2 veces más rápido que al realizar las mismas operaciones de forma secuencial.

Otra prueba se centró en el estudio de un tumor canceroso. La inteligencia artificial analizó una muestra y detectó la variante G13D en el gen KRAS, que aparece en algunos tipos de cáncer. Para una verificación adicional, AutoDNA diseñó y fabricó de forma autónoma fragmentos cortos de ADN necesarios para el análisis y luego confirmó la mutación. El resultado coincidió con datos clínicos obtenidos anteriormente, aunque el laboratorio aún está lejos de poder realizar un diagnóstico médico de forma independiente.

Sin la ayuda de las personas no se pudo prescindir por completo. Durante las pruebas el equipo cometió 14 errores, de los cuales AutoDNA corrigió ocho de manera autónoma. En los otros seis casos fue necesaria la intervención de especialistas. El personal también tuvo que cambiar los consumibles, añadir reactivos y retirar residuos. Si los suministros se agotaban, la inteligencia artificial detenía el experimento y enviaba una notificación solicitando el reabastecimiento de los materiales necesarios.

Por ahora AutoDNA es capaz de ejecutar un conjunto limitado de procedimientos de laboratorio. Las investigaciones complejas con células vivas y animales todavía no están al alcance del sistema, y el manejo autónomo de aparatos costosos exige medidas de seguridad adicionales. Los autores contemplan la posibilidad de verificar previamente los comandos de las redes neuronales en una copia virtual del laboratorio para detectar errores antes de activar el equipo real. Una tarea aparte es la bioseguridad, ya que la síntesis automática de ADN exigirá un control estricto sobre qué moléculas se permite crear.

Los desarrolladores esperan que con el tiempo los laboratorios autónomos puedan asumir gran parte del trabajo repetitivo, liberando a los científicos para buscar nuevas ideas y analizar resultados. Por ahora la inteligencia artificial no puede sustituir por completo a los especialistas, pero AutoDNA ya demostró que se puede confiar a las redes neuronales un experimento biológico de varios días con miles de operaciones físicas. La persona plantea la tarea científica y los robots realizan de forma autónoma el proceso desde el plan hasta el resultado final, solicitando ayuda solo cuando sus propias capacidades no bastan.