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Künstliche Intelligenz

Alphagenome: Deepmind KI analysiert Auswirkungen von DNA-Veränderungen


Als Wissenschaftler 2003 zum ersten Mal das menschliche Genom sequenzierten, enthüllten sie den vollständigen Satz von DNA-Anweisungen, die einen Menschen ausmachen. Damals war noch nicht klar, was all die drei Milliarden genetischen Buchstaben genau tun.

Mit Alphagenome hat Google Deepmind jetzt nach eigenen Angaben einen großen Schritt zum Verständnis des genetischen Codes gemacht. Alphagenome ist ein KI-Modell, das vorhersagt, welche Auswirkungen kleine Veränderungen in der DNA auf eine Reihe von molekularen Prozessen haben: zum Beispiel, ob ein Gen öfter oder seltener abgelesen wird. Genau solche Fragen sind es, die Biologinnen und Biologen regelmäßig in Laborexperimenten zu beantworten versuchen.

„Wir haben zum ersten Mal ein einziges Modell geschaffen, das die vielen verschiedenen Herausforderungen vereint, die mit dem Verständnis des Genoms verbunden sind“, sagt Pushmeet Kohli, Deepminds Vizepräsident für Forschung.

Vor fünf Jahren veröffentlichte die KI-Abteilung von Google Alphafold, eine Technologie zur Vorhersage der 3D-Form von Proteinen. Diese Arbeit wurde im vergangenen Jahr mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Sie legte außerdem die Basis für die Ausgründung des wirkstoffentwickelnden Unternehmens Isomorphic Labs und auch für einen Boom von Unternehmen, die hoffen, dass KI in der Lage sein wird, neue Medikamente vorzuschlagen.

Welche Mutationen beeinflussen die Gesundheit?

Alphagenome ist jetzt ein Versuch, die Arbeit der Biologinnen und Biologen zu verbessern. Es soll helfen, grundlegende Fragen zu beantworten, wie die Veränderung von DNA-Buchstaben die Genaktivität beeinflusst und wie sich genetische Mutationen letztendlich auf unsere Gesundheit auswirken.

„Wir haben diese drei Milliarden Buchstaben der DNA, aus denen ein menschliches Genom besteht, aber jeder Mensch ist etwas anders, und wir verstehen nicht ganz, was diese Unterschiede bewirken“, sagt Caleb Lareau, der als computationaler Biologe am Memorial Sloan Kettering Cancer Center, der schon früh Zugang zu Alphagenome hatte. „Dies ist das bisher leistungsfähigste Werkzeug, um das zu modellieren.“

Von Google heißt es, dass Alphagenome für nicht-kommerzielle Nutzer kostenlos sein wird. Des Weiteren sollen alle Details des Modells in Zukunft veröffentlicht werden. Laut Kohli prüft das Unternehmen Optionen, um „die Nutzung dieses Modells durch kommerzielle Einrichtungen“, wie Biotech-Unternehmen, zu ermöglichen.

Laborexperimente werden modellierbar

Lareau zufolge werden mit Alphagenome bestimmte bisher im Labor durchgeführte Experimente künftig virtuell am Computer durchführbar. Bei Untersuchungen von Menschen, die ihre DNA für Forschungszwecke gespendet haben, werden beispielsweise oft Tausende von genetischen Unterschieden festgestellt, von denen jeder die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person an einer Krankheit wie Alzheimer erkrankt, leicht erhöht oder verringert.

Lareau sagt, dass die Software von Deepmind verwendet werden könnte, um schnell Vorhersagen darüber zu treffen, wie jede dieser Varianten auf molekularer Ebene funktioniert, was ansonsten zeitaufwändige Laborexperimente erfordern würde. „Man erhält diese Liste von Genvarianten, aber dann möchte ich verstehen, welche davon tatsächlich etwas bewirken, und wo kann ich eingreifen“, sagt er. „Dieses System bringt uns näher an eine gute erste Vermutung darüber, was eine Variante bewirkt, wenn wir sie bei einem Menschen beobachten.“

Man darf allerdings nicht erwarten, dass Alphagenome über einzelne Personen sehr viel vorhersagen kann. Es bietet zwar Anhaltspunkte für die molekularen Details der Genaktivität, aber keine 23andme-ähnlichen Offenbarungen über die Eigenschaften oder die Abstammung einer Person.

Neue Arten der Forschung mit der Deepmind-KI

„Wir haben Alphagenome nicht für die Vorhersage des persönlichen Genoms entwickelt oder validiert, eine bekannte Herausforderung für KI-Modelle“, heißt es in einer Google-Erklärung. Das KI-System basiert auf der sogenannten Transformer-Architektur, die bei Google entwickelt wurde und auch große Sprachmodelle wie GPT-4 antreibt. Dieses Modell wurde auf Unmengen von experimentellen Daten trainiert, die von öffentlichen wissenschaftlichen Projekten stammen.

Laut Lareau wird das System die tägliche Arbeit seines Labors nicht grundlegend verändern, könnte aber neue Arten der Forschung ermöglichen. Zum Beispiel stoßen Ärzte manchmal auf Patienten mit sehr seltenen Krebsarten, die mit unbekannten Mutationen behaftet sind. Alphagenome könnte Aufschluss darüber geben, welche dieser Mutationen das eigentliche Problem verursachen, und so möglicherweise einen Hinweis auf eine Behandlung geben.

„Ein Kennzeichen von Krebs ist, dass bestimmte Mutationen in der DNA dazu führen, dass die falschen Gene im falschen Kontext exprimiert werden“, sagt Julien Gagneur, Professor für Computermedizin an der Technischen Universität München. „Diese Art von Instrumenten hilft uns dabei, herauszufinden, welche Mutationen die richtige Genexpression stören.“

Hilfe bei seltenen Erkrankungen

Der gleiche Ansatz könnte für Patienten mit seltenen genetischen Krankheiten gelten, von denen viele nie erfahren, woher ihre Krankheit kommt, selbst wenn ihre DNA entschlüsselt wurde. „Wir können ihre Genome vorliegen haben, aber wir wissen nicht, welche genetischen Veränderungen die Krankheit verursachen“, sagt Gagneur. Seiner Meinung nach könnte Alphagenome Medizinern einen neuen Weg zur Diagnose solcher Fälle eröffnen.

Einige Forscher streben an, mithilfe der KI ganze Genome von Grund auf neu zu entwerfen und neue Lebensformen zu schaffen. Andere denken, dass die Modelle dazu dienen werden, ein vollständig virtuelles Labor für Medikamentenstudien zu schaffen. „Mein Traum wäre es, eine virtuelle Zelle zu simulieren“, sagte Demis Hassabis, CEO von Google DeepMind, dieses Jahr.

Kohli nennt Alphagenome einen „Meilenstein“ auf dem Weg zu einem solchen System. „Alphagenome wird vielleicht nicht die ganze Zelle in ihrer Gesamtheit modellieren … aber es beginnt, Licht auf die breitere Semantik der DNA zu werfen.“

Dieser Beitrag ist zuerst bei t3n.de erschienen.


(jle)



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Wie Sie animatronische Figuren einfach animieren


Der Bau animatronischer Figuren begleitet mich schon seit vielen Jahren. Die ersten Hobby-Projekte reichen bis in die 1990er-Jahre zurück und waren damals lebensgroße Büsten von Edward mit den Scherenhänden, RoboCop und dem Terminator. Neben den optischen und mechatronischen Herausforderungen, die so ein Projekt mit sich bringt, war die Programmierung der Bewegungsabläufe für mich immer ein großer Stolperstein, und ich habe am Ende oft die Lust verloren, nachdem die Figur rein technisch fertiggestellt war.

Natürlich aussehende Bewegungen zu erstellen, indem man Anweisungen wie „Bewege Motor A für 500 Millisekunden mit 50 Prozent Geschwindigkeit vorwärts“ in Programmcode schreibt, ist nicht intuitiv und führt am Ende meist zu roboterartigen Bewegungen.

  • Animatronik mit Keyframes animieren
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  • Natürliche Bewegungen mit seriellen Servos

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Damit wollte ich mich nicht mehr abfinden und habe die Software „Animatronic WorkBench“ (AWB) in C# und C++ entwickelt, mit der man Bewegungen, Tonausgabe und andere Verhaltensweisen möglichst einfach und ohne Programmierung gestalten kann. Der Einsatz ist dabei nicht auf Figuren beschränkt; man könnte damit andere Objekte, wie zum Beispiel bewegliche Deko-Objekte, Skulpturen oder Lampen steuern, und sie ist Open Source.


Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels „Wie Sie animatronische Figuren einfach animieren“.
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Nach wetterbedingten Problemen: Amazon bringt weitere Kuiper-Satelliten ins All


Nach Wetterkapriolen hat Amazon am Montag erfolgreich seine vierte Serie von Internetsatelliten seines Project Kuiper in eine erdnahe Umlaufbahn gebracht. Eine Falcon 9-Rakete des US-Raumfahrtunternehmens SpaceX brachte 24 weitere Kuiper-Satelliten ins All, nachdem vier frühere Startversuche wegen Wetterproblemen unterbrochen wurden. Nach dieser vierten Mission seines Kuiper-Projekts hat Amazon nun 102 Satelliten in der Umlaufbahn.

Die Falcon 9-Trägerrakete hob am Montagmorgen um 8:35 Uhr Ortszeit (14:35 Uhr MEZ) von der Cape Canaveral Space Force Station im US-Bundesstaat Florida ab. Ungefähr eine Stunde nach dem Start bestätigte SpaceX, dass alle 24 Satelliten von Amazon erfolgreich ausgesetzt wurden, berichtete der US-Nachrichtensender CNBC. Ursprünglich war der Raketenstart demnach bereits für vergangenen Donnerstag geplant, musste aufgrund starker Regenfälle aber mehrmals abgebrochen und verschoben werden.

Amazons Wettlauf gegen die Zeit

Amazon steht unter einem gewissen Zeitdruck. Um die Verpflichtungen im Rahmen seiner bereits 2020 erteilten Lizenz der US-Telekommunikationsaufsicht FCC (Federal Communications Commission) zu erfüllen, muss der US-Konzern bis Juli 2026 die Hälfte seiner geplanten 3.236 Internet-Satelliten in Betrieb nehmen. Bis Juli 2029 muss die Konstellation dann komplett sein.

Ursprünglich hatte Amazon seine ersten Internet-Satelliten bereits Ende 2022 ins All bringen wollen. Aber es kam immer wieder zu Verzögerungen. In der zweiten Jahreshälfte 2023 schoss Amazon zwei Erprobungssatelliten ins All, mit denen die Funktionsfähigkeit des Systems getestet wurde. Ende April dieses Jahres brachte Amazon dann die ersten 27 Kuiper-Internetsatelliten erfolgreich in eine niedrige Erdumlaufbahn, Ende Juni folgte eine weitere Serie.

Mit seinem Kuiper-Projekt plant Amazon, über Satelliten schnelles Breitbandinternet für abgelegene Regionen bereitzustellen und so mit dem Starlink-Weltrauminternet von SpaceX des Milliardärs Elon Musk zu konkurrieren. Starlink ist mit rund 8.000 Satelliten und etwa fünf Millionen Kunden weltweit derzeit unangefochtener Weltmarktführer. Vor diesem Hintergrund entbehrt der Umstand, dass Amazon nun zum zweiten Mal eine SpaceX-Rakete verwendet hat, um seine Satelliten ins All zu transportieren, nicht einer gewissen Ironie.


(akn)



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Künstliche Intelligenz

Milliardendeal: Rumble erwägt Übernahme von deutscher Northern Data


Der US-Videodienst Rumble erwägt ein Übernahmeangebot für das deutsche KI-Cloud-Unternehmen Northern Data im Wert von 1,17 Milliarden US-Dollar (rund eine Milliarde Euro). Das gaben beide Konzerne am Montag bekannt. Die Northern Data AG mit Sitz in Frankfurt am Main, sei von Rumble darüber informiert worden, „dass Rumble an einem potenziellen Umtauschangebot für 100 % der ausstehenden Aktien der Northern Data AG interessiert ist“, so das deutsche Unternehmen, das globale Infrastrukturlösungen im Bereich High-Performance Computing (HPC) entwickelt, in einer Pressemitteilung.

Demnach wolle Rumble, das u. a. die Social-Media-Plattform Truth Social des gegenwärtigen US-Präsidenten Donald Trump beherbergt, 2.319 eigene Aktien für jeden Anteilsschein von Northern Data bieten. Das vorgeschlagene Angebot bewertet Northern Data nach Berechnungen der Nachrichtenagentur Reuters mit etwa 18,30 US-Dollar pro Aktie. Damit liegt der vorläufige Kaufpreis deutlich unter dem Börsenwert von Northern Data. Die Aktie stürzte am Montag an der Frankfurter Börse um mehr als 20 Prozent ab.

Aufsichtsrat und Vorstand von Northern Data zeigten sich nach eigenen Angaben offen für weitere Gespräche; das Unternehmen geht jedoch davon aus, dass ein finales Übernahmeangebot zu einer höheren Bewertung führen werde. Wie das Handelsblatt schreibt, hat Tether, Mehrheitsaktionär von Northern Data und Betreiber des gleichnamigen Stablecoins, die Transaktion bereits befürwortet. Tether hält laut Rumble 54 Prozent an Northern Data. Bei Rumble wiederum ist Tether laut Reuters im Dezember mit 775 Millionen US-Dollar eingestiegen und hält derzeit 48 Prozent der Anteile. Durch das Tauschangebot im Rahmen der Northern Data-Übernahme käme Tether voraussichtlich auf eine Mehrheitsbeteiligung bei Rumble; die Mehrheit der Stimmrechte aber würde weiterhin bei Rumble-CEO Chris Pavlovski liegen.

Kontrolle über Cloud-Geschäft und Rechenzentrumssparte

Mit der Übernahme würde Rumble, zu dessen Investoren der Tech-Milliardär Peter Thiel und Narya, eine von JD Vance, dem aktuellen US-Vizepräsidenten, mitgegründete Investmentfirma, die Kontrolle über Northern Datas Cloud-Geschäft Taiga und die Rechenzentrumssparte Ardent erlangen. Northern Data verfügt nach Angaben von Reuters über einen beträchtlichen Bestand an Nvidia-Grafikprozessor-Chips (GPUs), darunter rund 20.480 des Typs H100 und über 2000 H200-Chips.

Vor einer Übernahme soll sich Northern Data jedoch von seinem Krypto-Mining-Geschäft trennen. „Rumbles Potenzielles Umtauschangebot geht davon aus, dass Northern Datas Peak Mining Geschäftsbereich noch vor Abschluss des Potenziellen Umtauschangebots veräußert wird“, heißt es in der Northern Data-Mitteilung. Laut Handelsblatt gibt es dazu bereits eine unverbindliche Einigung. Demnach soll Northern Datas Krypto-Mining-Sparte für 175 bis 235 Millionen US-Dollar an den Bitcoin-Schürfer Elektron Energy gehen. Der Erlös soll verwendet werden, um einen Teil eines bestehenden Darlehens von Tether an Northern Data zurückzuzahlen. Tether hat Northern Data vor fast zwei Jahren 575 Millionen Euro geliehen, um sein eigenes Geschäft auszuweiten.

Die Kryptowährungsplattform Tether betreibt den weltweit größten Stablecoin. Anfang des Jahres verlegte das Unternehmen seinen Sitz nach El Salvador. Zuvor war das Unternehmen auf den Britischen Jungferninseln registriert.


(akn)



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