Sinh học số: Cuộc cách mạng giúp con người trẻ khỏe

Nhờ AI cung cấp bộ công cụ mới để giải quyết những vấn đề phức tạp của hệ thống sinh học, "sinh học số" được đánh giá sẽ là cuộc cách mạng công nghệ đáng kinh ngạc tiếp theo.

Đây cũng là lĩnh vực kinh doanh được dự báo sẽ là ngành công nghiệp nhiều tỉ đô trong thời gian tới.

Những thành tựu đổi mới sáng tạo lớn nhất trong thế kỷ 21 sẽ nằm ở sự giao thoa giữa sinh học và công nghệ. Một kỷ nguyên mới đang bắt đầu.

AI và công nghệ sinh học

Ông Stephen Larson - CEO của MetaCell, công ty phát triển phần mềm khoa học thần kinh hàng đầu của Mỹ - mô tả sinh học số là lĩnh vực nghiên cứu "sử dụng phần mềm mô phỏng mạnh mẽ để hiểu các chức năng cơ bản của sự sống… để giúp chúng ta có cơ hội hiểu về những suy yếu của sự sống con người như bệnh tật hay lão hóa".

Sự giao thoa giữa AI và công nghệ sinh học mở ra nhiều ứng dụng sâu rộng như thúc đẩy phát triển thuốc, giảm chi phí và nâng cao kết quả nghiên cứu... Nvidia là một trong những công ty đang có những bước tiến trong lĩnh vực này, theo tạp chí Sovereign.

Phát biểu trước khán giả chủ yếu là các chuyên gia sức khỏe và sinh học tại Hội nghị chăm sóc sức khỏe JP Morgan (Mỹ) vào tháng 1/2024, CEO Nvidia Jensen Huang cho rằng sự đầu tư của công ty ông vào công nghệ sinh học số là một bước đi hợp lý tiếp theo sau sự bùng nổ AI vốn đã định hình lại nhiều ngành công nghiệp.

Tham vọng này thể hiện qua việc Nvidia tăng cường đầu tư vào khoa học đời sống và các ứng dụng AI trong chăm sóc sức khỏe.

Năm 2023, Nvidia bơm 50 triệu USD cho công ty phát triển thuốc Recursion. Năm 2022, Nvidia ra mắt BioNemo - một nền tảng AI cho phép các chuyên gia trong ngành và nghiên cứu dược phẩm đẩy nhanh quá trình xác định và tối ưu hóa các loại thuốc tiềm năng mới, theo tạp chí Forbes.

Trong năm 2023, các nhà nghiên cứu sử dụng mô hình AlphaFold, một công cụ dự đoán cấu trúc protein của Công ty DeepMind thuộc Google, để phát triển một ống tiêm "phân tử" có thể tiêm thuốc trực tiếp vào tế bào và nghiên cứu các loại cây trồng ít phụ thuộc vào thuốc trừ sâu.

Các ông lớn công nghệ khác như Microsoft, Amazon và Salesforce cũng dốc tiền vào lĩnh vực này với các dự án thiết kế protein.

Dù việc sử dụng AI trong chế tạo thuốc không hẳn là mới nhưng các giám đốc điều hành của DeepMind và Nvidia đều khẳng định lúc này là thời điểm đột phá nhờ sự kết hợp của ba yếu tố: sự phong phú của dữ liệu đào tạo AI, sự bùng nổ tài nguyên máy tính và những tiến bộ trong thuật toán AI.

"Ba yếu tố này lần đầu tiên xuất hiện ở đây. Điều này là không thể vào 5 năm trước" - bà Kimberly Powell, phó chủ tịch phụ trách mảng chăm sóc sức khỏe của Nvidia, nói.

Trở ngại

Dù việc khám phá thuốc mới bằng AI đầy hứa hẹn nhưng vẫn có những trở ngại. Một trong số đó là việc phải mất nhiều năm để thử nghiệm lâm sàng các loại thuốc mới.

Và dù Cơ quan Quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ (FDA) đã chấp thuận thử nghiệm lâm sàng của hơn 100 đề cử thuốc mới song phải mất nhiều năm để chúng có mặt trên thị trường.

Trong nhiều trường hợp, những khó khăn trong quá trình khám phá thuốc mới có thể buộc các gã khổng lồ công nghệ phải bỏ cuộc. Tháng 8/2023, Meta - công ty mẹ của Facebook - đã giải tán nhóm nghiên cứu công nghệ protein mà không cho biết lý do.

Một nút thắt quan trọng mà các công ty công nghệ cần tập trung là việc phải có đủ dữ liệu để đào tạo AI. Bà Anna Marie Wagner, đứng đầu bộ phận AI của công ty sinh học tổng hợp Ginkgo Bioworks, cho biết các công ty công nghệ phụ thuộc nhiều vào dữ liệu chất lượng cao.

Mùa hè năm 2023, Ginkgo Bioworks đã trở thành đối tác chiến lược 5 năm với Google Cloud để có thể nhanh chóng tạo ra dữ liệu sinh học trong các phòng thí nghiệm tự động, sau đó đưa ngay những dữ liệu này trở lại mô hình AI dưới dạng dữ liệu đào tạo mới. Bà Wagner cho biết sự kết hợp này giúp tối ưu hóa quá trình khám phá thuốc mới.

Ông Pushmeet Kohli, phó chủ tịch phụ trách mảng khoa học của DeepMind, cho biết ông đã nhìn thấy sự thay đổi trong cách các nhà sinh học thực hiện công việc của họ trước đây so với ngày nay. "Đó là một sự chuyển đổi đáng kinh ngạc", ông Kohli nói.

281 thương vụ đầu tư khám phá thuốc mới

Không phải chỉ các "ông lớn" mới quan tâm đến lĩnh vực công nghệ khám phá thuốc. Theo PitchBook - công cụ nghiên cứu thị trường tài chính hàng đầu thế giới, từ năm 2021 đến nay đã có 281 thương vụ đầu tư mạo hiểm, trị giá 7,7 tỉ USD, trên toàn cầu vào các công ty khởi nghiệp chuyên ứng dụng AI để phát triển thuốc.

Đỉnh điểm của sự đầu tư vào lĩnh vực mới này là năm 2021 khi bùng nổ dịch COVID-19 với 105 thương vụ, tăng so với 65 thương vụ của năm 2020 và giảm dần về 67 thương vụ trong năm 2023.

Trong báo cáo đầu tháng 3, PitchBook nhấn mạnh các công ty đang ở giai đoạn đầu tích hợp AI vào việc khám phá thuốc vẫn đang rất hào hứng với lĩnh vực mới.

Đại học (ĐH) Duy Tân mở ngành đào tạo mới Công nghệ Sinh học sẽ góp phần lấp đầy khoảng trống thiếu hụt nhân lực, cũng như tạo cơ hội cho các "sĩ tử" miền Trung có thể học tập trên chính quê hương mình.