Mark Zuckerberg et Priscilla Chan ont annoncé aujourd'hui le lancement d'une initiative unique en son genre combinant intelligence artificielle et biologie de pointe pour accélérer considérablement les progrès scientifiques vers la compréhension et la lutte contre les maladies humaines.
Depuis sa création en 2016, les équipes multidisciplinaires de scientifiques et d'ingénieurs de Biohub ont développé des technologies révolutionnaires pour observer, mesurer et programmer la biologie au niveau cellulaire. L’organisation a construit les plus grands ensembles de données unicellulaires et mis en place des calculs à grande échelle dédiés à la recherche biologique – des ressources qui n’existent nulle part ailleurs.
Aujourd’hui, les progrès de l’intelligence artificielle ouvrent de nouvelles frontières à la science. Pour répondre à ce moment, Biohub lance la première initiative scientifique à grande échelle dédiée au progrès de l'intelligence artificielle pour la biologie. L’organisation de recherche biomédicale est particulièrement bien placée pour diriger cet effort, combinant une capacité de calcul de classe mondiale, une recherche et une ingénierie de pointe en matière d’IA et des technologies expérimentales et d’imagerie de pointe.
Lorsque nous avons commencé, notre objectif était d’aider les scientifiques à guérir ou à prévenir toutes les maladies de ce siècle. Avec les progrès de l’IA, nous pensons désormais que cela pourrait être possible beaucoup plus tôt. Accélérer la science est l’impact le plus positif que nous pensons pouvoir avoir. Nous mettons donc tout en œuvre pour notre prochain chapitre sur la biologie basée sur l’IA. »
Mark Zuckerberg, co-fondateur de Biohub
Pour accélérer ce travail, EvolutionaryScale, un laboratoire de recherche de pointe sur l'IA et une entreprise d'intérêt public qui a créé des systèmes d'IA révolutionnaires à grande échelle pour les sciences de la vie, rejoindra Biohub. Alex Rives, co-fondateur et scientifique en chef d'EvolutionaryScale – et informaticien connu pour ses travaux pionniers ouvrant le domaine de la modélisation du langage de l'IA en biologie – occupera le poste de responsable scientifique, dirigeant une stratégie de recherche intégrée couvrant la biologie expérimentale, les données et l'intelligence artificielle.
« Les progrès de l'intelligence artificielle commencent déjà à nous fournir de nouveaux outils pour comprendre et concevoir la biologie », a déclaré le directeur scientifique Alex Rives. « En associant l'intelligence artificielle de pointe, la génération de données biologiques à grande échelle et la science expérimentale créative, il sera peut-être possible d'accélérer considérablement la vitesse à laquelle de nouvelles découvertes scientifiques fondamentales peuvent être réalisées. »
L’équipe combinée de scientifiques, d’ingénieurs et de chercheurs en IA développera les ensembles de données, les technologies de laboratoire et les innovations de modélisation nécessaires pour construire la prochaine génération de systèmes d’IA afin d’alimenter l’avenir de la découverte biologique et de la recherche sur les maladies. Pour alimenter ces efforts, Biohub décuple sa capacité de calcul, pour la porter à 10 000 GPU d’ici 2028, et canalise ses ressources vers la génération de données et la biologie expérimentale.
Biohub s'est engagé à relever quatre grands défis scientifiques : développer un modèle unifié de la cellule basé sur l'IA pour prédire et comprendre le comportement des cellules dans le corps humain ; faire progresser les systèmes d’imagerie de pointe pour visualiser des processus biologiques complexes à des échelles sans précédent ; créer de nouveaux instruments pour surveiller et moduler l’inflammation en temps réel ; et utiliser l’IA pour reprogrammer et exploiter le système immunitaire pour la détection précoce, la prévention et le traitement des maladies. Ensemble, ces efforts visent à décoder le fonctionnement interne de la biologie humaine et à permettre des percées scientifiques et médicales.
« Lorsque je travaillais comme pédiatre à l'UCSF, je traitais des enfants atteints de maladies dont les conditions étaient, dans de nombreux cas, encore un mystère pour la science », a déclaré Priscilla Chan, cofondatrice de Biohub. « Ce que je voulais plus que tout, c'était un moyen de voir ce qui se passait à l'intérieur de leurs cellules – comment les mutations génétiques s'exprimaient dans différents types de cellules et ce qui, exactement, se dégradait. Jusqu'à présent, ce genre de compréhension était hors de portée. L'IA est en train de changer cela. Pour la première fois, nous avons le potentiel de modéliser et de prédire la biologie d'une maladie de manière à révéler ce qui ne va pas et comment développer de nouveaux traitements pour y remédier. »
Une vision pour la biologie basée sur l’IA
L'initiative de biologie basée sur l'IA de Biohub vise à créer de puissants systèmes d'IA capables de raisonner et de représenter la biologie pour accélérer la science :
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Biologie virtuelle : À mesure que nous construisons des représentations numériques haute fidélité de molécules, de génomes, de cellules et de systèmes vivants, nous serons de plus en plus en mesure de poser des questions scientifiques par voie numérique, en menant des expériences virtuelles à une échelle et à un rythme bien supérieurs à ce qui est possible en laboratoire. Les représentations numériques de la biologie permettront aux scientifiques de simuler des résultats expérimentaux et d’explorer des systèmes biologiques avec une rapidité et une profondeur sans précédent, leur permettant ainsi de poser des questions fondamentales et d’y répondre d’une manière jamais possible auparavant.
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Découverte accélérée : Nous travaillons simultanément à une intelligence artificielle scientifique capable de raisonner, d'apprendre et de synthétiser les données scientifiques mondiales, afin de révéler des informations fondamentales et d'accélérer la vitesse à laquelle de nouvelles découvertes scientifiques peuvent être réalisées.
Biohub recherchera, construira et développera ces technologies puissantes – et les mettra à la disposition des scientifiques pour stimuler les avancées fondamentales en biologie et les applications médicales de pointe. À mesure que nous progressons dans ce type de systèmes, nous pensons qu’il pourrait éventuellement devenir possible de réaliser des décennies de découvertes en quelques mois.
Nous pensons que ces efforts permettront de débloquer la médecine de pointe. L’IA pourrait permettre des avancées telles que la détection précoce, la surveillance et la prévention des maladies ; médicaments cellulaires programmables; des remèdes personnalisés basés sur l'édition génétique ; et des approches pour prévenir et guérir les maladies inflammatoires et chroniques.
Premières étapes : système immunitaire virtuel et nouveaux modèles d’IA
Alors que Biohub se construit vers cette feuille de route à plus long terme, nous partageons également aujourd'hui plusieurs mises à jour sur nos travaux en cours :
Biohub lance le Virtual Immune System, un effort phare pour modéliser l'immense complexité du système immunitaire humain. L’objectif est de changer la compréhension de la science immunologique – en ouvrant la porte à l’ingénierie de la santé humaine, à la simulation de thérapies immunitaires, à la reprogrammation des cellules dysfonctionnelles et à la prévention des maladies avant qu’elles ne surviennent.
Et Biohub met gratuitement à disposition trois nouveaux modèles sur sa plateforme de cellules virtuelles :
- VariantFormer : un modèle qui traduit directement les variations génétiques personnelles en modèles d'activité génétique spécifiques aux tissus ;
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CryoLens : un modèle de bout en bout, pré-entraîné et à grande échelle pour cryoET fournissant une analyse de similarité structurelle non supervisée ; et
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scLDM : un nouveau modèle d'IA capable de générer des données unicellulaires réalistes in silico avec une fidélité sans précédent.
Ceux-ci complètent d'autres modèles de pointe récemment mis à disposition, notamment GREmLN, un modèle sensible aux graphes pour comprendre comment les réseaux de régulation des gènes régissent le comportement cellulaire, et rBio, un grand modèle de langage conversationnel conçu pour effectuer un raisonnement biologique et rendre les connaissances scientifiques plus accessibles, et d'autres modèles, fournissant une plate-forme complète pour la recherche en biologie basée sur l'IA.
Les progrès technologiques rapides sont à l’origine d’une révolution dans les sciences de la vie, où l’IA de pointe et la biologie virtuelle façonnent la prochaine ère de découvertes biologiques. Biohub, depuis ses débuts, continuera de s'associer de manière responsable avec la communauté scientifique mondiale, et les ensembles de données et les modèles seront partagés librement pour démocratiser l'accès aux technologies de pointe pour la recherche et la découverte.
