Mark Zuckerberg investiert erheblich in künstliche Intelligenz (KI) im Rahmen einer umfassenden Mission zur Bekämpfung von Krankheiten. Durch die Chan Zuckerberg Initiative (CZI), die er gemeinsam mit seiner Frau Priscilla Chan leitet, zielt die Organisation darauf ab, eines der größten Computersysteme weltweit für gemeinnützige Lebenswissenschaften zu etablieren. Dieser ehrgeizige Hochleistungs-Computing-Cluster wird mehr als 1.000 grafikprozessorgeprüfte Einheiten (GPUs) besitzen, die auf KI und große Sprachmodelle (LLMs) spezialisiert sind. Durch die Nutzung dieser Rechenleistung erhalten Wissenschaftler Zugang zu prädiktiven Modellen, die sowohl gesunde als auch kranke Zellen analysieren, was den Weg für bahnbrechende medizinische Fortschritte ebnet.
Patricia Brennan, Vice President für Wissenschaftstechnologie bei CZI, hebt die Bedeutung dieser Initiative hervor: „Der Aufbau dieses KI-Computersystems ist ein entscheidender Schritt zur Heilung, Prävention oder zum Management aller Krankheiten bis zum Ende des Jahrhunderts. Es wird das Verständnis der wissenschaftlichen Gemeinschaft für Zellen und deren Interaktionen innerhalb biologischer Systeme vertiefen.“
Die Initiative plant, die massive Rechenleistung zu nutzen, um einen virtuellen Biologiesimulator zu schaffen, der Forschern hilft, besser zu verstehen, wie Zellen zur Funktion von Organen im menschlichen Körper beitragen. Ein zentrales Ziel ist der Aufbau einer „virtuellen Zelle“, die es Wissenschaftlern ermöglicht, verschiedene Zellzustände, sowohl in Gesundheit als auch in Krankheit, zu kartieren.
Viele Universitäten und Forschungseinrichtungen haben Schwierigkeiten, die erforderliche Infrastruktur zum Analysieren großer Mengen biomedizinischer Daten zu finanzieren. Wie Brennan feststellt: „Der KI-Cluster wird eines der leistungsstärksten Hochleistungs-Computersysteme für gemeinnützige Lebenswissenschaften weltweit sein. Während der Privatsektor stark in KI-biomedizinische Projekte investiert, ist die robuste Infrastruktur zur Entwicklung digitaler Zellmodelle für viele wirtschaftlich nicht tragbar.“
Die Datenqualität ist entscheidend für erfolgreiche KI-Modellierungen; die Initiative plant, große Datensätze in diese Modelle einzuspeisen, wobei Ressourcen wie das CZ CELLxGENE-Tool mit über 50 Millionen Zellaufzeichnungen genutzt werden. Weitere Datenquellen sind das Proteinstandort- und Interaktionsatlas, OpenCell, sowie der Zellatlas Tabula Sapiens.
David M. Truong, Assistenzprofessor für Biomedizinische Ingenieurswesen an der New York University Tandon School of Engineering, betont die Bedeutung hochwertiger Datensätze: „Frühere Bemühungen hatten Schwierigkeiten mit der Qualität der Daten. Während moderne große biologische Datensätze recht zuverlässig sind, finden viele biomedizinische Forscher es herausfordernd, diese zu navigieren. KI-Systeme könnten die Daten effektiv zusammenfassen und organisieren.“
Zuckerbergs biomedizinische KI-Initiative ist Teil eines größeren Trends. Innovative Systeme wie AlphaFold – eine bahnbrechende Datenbank für Proteinstrukturen – und ESMs Proteinatlas erweitern bereits unser Verständnis der menschlichen Biologie. Zudem bieten Plattformen wie Terra cloudbasierten Zugriff für biomedizinische Forscher, um die Datenanalyse und Zusammenarbeit an umfangreichen Projekten zu erleichtern. Terra wurde in Zusammenarbeit mit dem Broad Institute von MIT und Harvard, Alphabet und Microsoft entwickelt und bietet eine fortschrittliche Plattform-as-a-Service (PaaS), die das Ressourcenmanagement für Benutzer vereinfacht.
Zu den Beiträgen von Nvidia gehört Parabricks, das GPUs nutzt, um die Genomsequenzierung zu beschleunigen und die Verarbeitungszeit erheblich zu reduzieren. Darüber hinaus bietet Nvidias BioNeMo-Framework einsatzbereite LLMs, die auf Proteine und Chemie zugeschnitten sind und die Trainings- und Skalierungsprozesse optimieren.
Die Vision hinter Zuckerbergs KI-Projekt ist ehrgeizig. Chan, eine ehemalige Kinderärztin, äußerte das Ziel, bis zum Ende des Jahrhunderts alle Krankheiten zu heilen, zu verhindern oder zu managen. Brennan erläutert diese Mission und betont, dass die Initiative Forschern helfen will, zelluläre Veränderungen im Laufe des Lebens, sei es erblich oder erworben, zu überwachen.
Brennan fügt hinzu: „In unserer Arbeit suchen wir nach Gelegenheiten, einen differenzierten Einfluss zu erzielen, und erkennen die Notwendigkeit von Daten, Infrastruktur, Modellen, Schnittstellen und tiefem biologischem Wissen, um umfassende Modelle menschlicher Zellen und Systeme zu erstellen.“
Eduardo Abeliuk, CEO des Biotech-Softwareunternehmens Teselagen, erkennt die Größe des Unterfangens an und sagt: „Diese Initiative ist ein unvergleichlicher Maßstab, der darauf abzielt, frühere Infrastrukturprojekte hinsichtlich des leistungsstarken Zugangs zu Computerressourcen zu übertreffen.“ Er weist jedoch auch darauf hin, dass das Erreichen dieser hohen Ziele mehr erfordern wird als technologische Fortschritte. „Signifikante Fortschritte hängen von globaler Zusammenarbeit, sozialen Bemühungen und beträchtlichen Fortschritten in der Grundlagenforschung ab.“
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