Nous devons combler le fossé entre les ingénieurs en IA et les biologistes avec le même objectif : avoir un impact positif sur la société, écrit Stef van Grieken.
L’IA générative est utilisée pour améliorer les processus dans de nombreux secteurs – de l’automatisation du travail de bureau à la création de meilleurs supports marketing – mais c’est dans les sciences et l’ingénierie qu’elle pourrait avoir un impact encore plus important.
Lorsqu’elle est utilisée en combinaison avec la biologie, l’IA générative peut également être appliquée pour réduire, voire supprimer, les processus industriels de production de matériaux et réduire considérablement le coût environnemental de la consommation humaine.
La biologie synthétique, un marché évalué à 10,4 milliards d’euros en 2022, a le potentiel de créer des produits dépassant notre imagination. En fait, le McKinsey Global Institute a prédit que 60 % de tout ce que les humains consomment pourrait être produit à l’aide de la biologie.
Nous voyons déjà un certain nombre d’entreprises fabriquer une gamme de produits dans des secteurs critiques – matériaux, produits chimiques, aliments, agriculture et produits pharmaceutiques – en utilisant la biologie synthétique.
Résoudre les aliments et les produits chimiques
Pour ceux qui ne sont pas tout à fait convaincus par les alternatives alimentaires à base de plantes, les produits alimentaires cultivés en laboratoire pourraient ressembler à l’avenir.
Prenez une entreprise comme Perfect Day, qui produit du lait biologique en utilisant une fermentation de précision – ce qui implique la production de protéines laitières moléculaires identiques comme la caséine ou le lactosérum en codant des séquences d’ADN de protéines du lait dans des micro-organismes comme la levure ou les champignons, qui sont ensuite fermentés avec des nutriments et du sucre. des cuves (similaires à la façon dont la bière est produite), produisant des protéines identiques aux protéines traditionnelles provenant des produits laitiers.
Les protéines de lait de Perfect Days produisent jusqu’à 97 % d’émissions de carbone en moins et 99 % d’eau bleue en moins que la production laitière traditionnelle.
Selon l’entreprise, si seulement 5 % du lait consommé en Europe était d’origine animale, cela permettrait d’économiser l’équivalent de 660 000 tours du monde en essence – les gouvernements devraient faire des efforts plus importants pour investir dans la production de produits d’origine biologique. lait et encourager les consommateurs à faire le changement.
Les produits chimiques d’origine biologique sont un exemple qui a récemment fait la une des journaux, le gouvernement américain s’étant fixé pour objectif de produire au moins 30 % de ses produits chimiques via des processus de biofabrication au cours des 20 prochaines années.
Les émissions mondiales de l’industrie chimique représentant environ 2 % des émissions totales de CO2 en 2021, les produits chimiques d’origine biologique ont le potentiel de réduire considérablement notre dépendance aux combustibles fossiles.
Solugen est une entreprise qui a connu un succès considérable dans ce domaine. Elle mélange du sirop de maïs avec des enzymes génétiquement modifiées pour créer des substituts aux produits chimiques courants normalement fabriqués à partir de phosphates et d’huile.
Cependant, de nombreuses entreprises du secteur ont du mal à trouver une dynamique commerciale.
Nous aurons besoin d’investissements importants, tant dans l’espace public que privé, pour accélérer la production de produits chimiques d’origine biologique.
Matériaux de résolution
Il existe également le recours à la biologie synthétique pour la production et le recyclage des matériaux. Prenez le béton : il est essentiel à la construction de nos maisons et de nos bureaux, mais son empreinte carbone est colossale, la fabrication de ciment représentant 8 % des émissions totales de CO2 dans le monde.
Les biologistes ont désormais développé de nouvelles formes de béton à faible teneur en carbone, dont une qui absorbe le CO2 à l’aide d’une enzyme présente dans le sang : lorsque de petites fissures se forment dans le béton, l’enzyme interagit avec le CO2, imitant les caractéristiques du béton et comblant la fissure.
De même, la biologie synthétique a le potentiel de transformer le cycle de vie de matériaux tels que les plastiques et les polymères couramment utilisés dans les bouteilles d’eau et les vêtements.
Premièrement, les scientifiques ont développé des enzymes capables de décomposer les plastiques PET couramment présents dans les bouteilles de boissons, contribuant ainsi à réduire l’impact environnemental de nos déchets.
De la même manière, nous pouvons produire de nouvelles formes de plastique à l’aide d’enzymes, ce qui nous permettra de moins dépendre des produits pétrochimiques.
Cependant, bon nombre des solutions concrètes à faible émission de carbone existantes sont des technologies coûteuses qui sont loin d’être commercialisées, ou des alternatives moins coûteuses qui entraînent des réductions limitées des émissions.
Une grande partie de la technologie innovante qui existe actuellement dans le domaine n’est que légèrement au-delà de la preuve de concept. Il faudra des investissements importants pour développer et faire évoluer la technologie en vue d’une application généralisée.
Accélérer la R&D
À la base, la biologie synthétique tente de modifier la séquence codée dans l’ADN d’une protéine pour lui faire faire autre chose.
La nature traditionnelle de la recherche repose sur des essais et des erreurs, ce qui signifie que la création de produits efficaces a toujours été extrêmement coûteuse et longue. Il n’est pas rare que 95 % des protéines conçues et testées en laboratoire ne répondent pas à leurs spécifications de conception.
C’est là qu’intervient l’IA générative : de grands modèles de langage peuvent être entraînés sur des séquences d’ADN et des résultats expérimentaux sur des protéines connues, ce qui signifie que nous pouvons prédire les séquences d’ADN les plus appropriées pour une protéine présentant les caractéristiques souhaitées.
Cela permet aux scientifiques d’augmenter considérablement la probabilité d’atteindre les objectifs de conception lors de la conception d’une protéine.
En utilisant les dernières recherches biologiques et analyses de séquences protéiques, l’IA générative peut donner aux scientifiques la possibilité de procéder à une « ingénierie inverse » d’une protéine pour obtenir le résultat souhaité avec moins d’expériences réussies qu’avec les méthodes précédentes.
Les entreprises de biologie synthétique travaillant dans ce domaine expérimentent déjà des modèles d’IA générative pour améliorer leurs plateformes. Par exemple, LanzaTech expérimente l’IA générative pour concevoir des séquences d’ADN pour des enzymes produisant des microbes destinés aux vêtements, aux plastiques, au carburéacteur et même aux parfums ; et Zero Coffee utilise une plate-forme d’optimisation du goût basée sur l’IA pour développer un « café sans grains ».
Il est également possible que les logiciels fournissent des modèles d’IA génératifs que les entreprises de biologie synthétique pourront mettre en œuvre dans leurs propres processus.
La plate-forme de Cradle, qui s’appuie sur des données générées dans un laboratoire humide, ainsi que sur des données accessibles au public et sur les clients, permet aux utilisateurs de concevoir la fonction et les propriétés des protéines souhaitées, ce qui permet de créer et de mettre à l’échelle des produits à base de protéines beaucoup plus rapidement et à moindre coût. -effectivement.
L’avenir est la biologie
Ainsi, si l’utilisation de l’IA générative en biotechnologie constitue déjà un marché énorme – évalué à près de 50 millions d’euros en 2022 – ce n’est encore rien comparé au marché de la biologie synthétique dans son ensemble. Nous devons combler le fossé entre les ingénieurs en IA et les biologistes avec le même objectif : avoir un impact positif sur la société.
Si l’IA générative en biologie est très prometteuse pour produire des solutions durables, la lutte contre la crise climatique nécessite une approche à multiples facettes incluant des changements politiques, des innovations technologiques et des investissements.
Il doit y avoir une collaboration croisée entre les différents gouvernements, investisseurs, Big Tech et startups émergentes, pour que l’IA générative ait un impact significatif sur la crise climatique.
