Noelia Ferruz, la qu¨ªmica que crear¨¢ una inteligencia artificial con un poder ¡°sobrenatural¡±

En 1970, el bi¨®logo brit¨¢nico John Maynard Smith ide¨® un sencillo juego de palabras que describe uno de los problemas m¨¢s complejos que existen. La evoluci¨®n de las prote¨ªnas, las m¨¢quinas moleculares que realizan todas las funciones de la vida, ser¨ªa comparable a la distancia entre dos palabras de cuatro letras, cambiando una sola letra cada vez. Por ejemplo: para llegar de mito a rayo en el m¨ªnimo n¨²mero de pasos, se pasa por rito y rato; dejando de lado palabros como raho, que ser¨ªan desechados por la mejora evolutiva.

De esta forma, todas las prote¨ªnas de inter¨¦s estar¨ªan conectadas a mayor o menor distancia en un espacio continuo. El alfabeto tiene 27 letras, y las prote¨ªnas, 20 unidades b¨¢sicas, los amino¨¢cidos. En 2010, la ingeniera estadounidense Frances Arnold se dio cuenta de que aquel sencillo juego resum¨ªa un espacio inabarcable: el n¨²mero de posibles variantes para crear una sola prote¨ªna peque?a, de 100 unidades, es 20 elevado a 100, m¨¢s que todos los ¨¢tomos del universo.

La naturaleza ha explorado solo una ¨ªnfima parte de todo el universo de prote¨ªnas posibles durante miles de millones de a?os de evoluci¨®n. Hay un sinf¨ªn de ellas por descubrir, y ¡°solo podemos so?ar con la inmensidad de sus capacidades¡±, razon¨® Arnold, que gan¨® el Nobel de Qu¨ªmica en 2018 por su trabajo en la evoluci¨®n dirigida de estas mol¨¦culas.

Por primera vez, la inteligencia artificial (IA) hace posible explorar todo ese universo. Su creciente poder de c¨¢lculo ya ha descrito la forma tridimensional de todas las prote¨ªnas que la naturaleza ha inventado ¡ªunos 200 millones¡ª e incluso predicho sus interacciones, un logro anunciado hace apenas tres meses por una empresa vinculada a Google.

Es inquietante que los razonamientos de esta inteligencia artificial ¡ªo el de cualquier otra¡ª son inaccesibles para los humanos. La m¨¢quina da la respuesta correcta, pero no detalla c¨®mo lo ha conseguido. Sus creadores tampoco consiguen averiguarlo; y el resto de cient¨ªficos est¨¢n vetados, pues la empresa tecnol¨®gica no desvela el c¨®digo base de su m¨¢quina. La IA es una caja negra.

Esto no solo sucede con las preguntas inmensas de la ciencia, sino tambi¨¦n con un coche aut¨®nomo que se salta una se?al y acaba matando a un transe¨²nte, o una IA financiera que deniega una hipoteca a un prometedor candidato por su color de piel.

Noelia Ferruz, qu¨ªmica especialista en bioinform¨¢tica nacida en Zaragoza hace 36 a?os, acaba de ser elegida por el prestigioso Consejo Europeo de Investigaci¨®n (ERC) para solucionar este problema creando una inteligencia artificial p¨²blica, abierta y capaz de explicarse a s¨ª misma. Se llamar¨¢ Athena.

¡°En la actualidad, la inteligencia artificial est¨¢ ya al nivel de un doctorado en qu¨ªmica¡±, explica la cient¨ªfica, que dirige su propio grupo de investigaci¨®n en el Centro de Regulaci¨®n Gen¨®mica (CRG), en Barcelona. Pero gracias a su capacidad de idear y estudiar compuestos que la naturaleza no ha inventado, pronto va a tener un poder ¡°sobrenatural¡±, porque exceder¨¢ los t¨¦rminos de la naturaleza.

Ferruz es hija de un ama de casa y un mec¨¢nico que tuvieron que ponerse a trabajar sin haber acabado el instituto. La cient¨ªfica acaba de recibir 1,5 millones de euros para desarrollar este sistema en cinco a?os. Ser¨¢ un ¡°agente inteligente¡±, una nueva modalidad de IA capaz de analizar diferentes clases de informaci¨®n: el texto de la secuencia de una prote¨ªna, la imagen tridimensional de la mol¨¦cula resultante, el v¨ªdeo de sus diferentes partes en movimiento. Junto a Ferruz, un equipo de tres bioinform¨¢ticos entrenar¨¢ a la IA y dos bi¨®logos moleculares probar¨¢n en el laboratorio las nuevas mol¨¦culas que dise?e. Los investigadores informar¨¢n al sistema si los experimentos han funcionado, de forma que aprender¨¢ de sus errores. Es un paso m¨¢s hacia una inteligencia m¨¢s parecida a la humana.

El objetivo es dise?ar prote¨ªnas nuevas que tengan una funci¨®n determinada, sobre todo salvar vidas si se usan como f¨¢rmaco, por ejemplo anticuerpos contra el c¨¢ncer m¨¢s eficaces. Ferruz quiere centrarse en las enzimas, prote¨ªnas peque?as que aceleran reacciones bioqu¨ªmicas. ¡°Un 25% de los medicamentos actuales presenta enlaces carbono-fl¨²or, cuya s¨ªntesis es costosa y contaminante, lo que contribuye a que algunos cuesten 60.000 euros la dosis¡±, razona la investigadora. ¡°Las enzimas tienen la capacidad de hacer ese enlace tambi¨¦n, pero no se usan para este fin a¨²n¡±. Otra posibilidad es crear una enzima que se una al bisfenol A, un compuesto del pl¨¢stico que interfiere en la reproducci¨®n humana y animal, y lo neutralice.

Lo m¨¢s dif¨ªcil del proyecto no ser¨¢ crear este agente, sino entenderle. Los modelos de lenguaje actuales como ChatGPT est¨¢n hechos de capas de neuronas artificiales. ¡°Cada una hace una operaci¨®n y se la pasa a la siguiente. Al final tenemos hasta un bill¨®n de neuronas en las ¨²ltimas versiones. Nosotros vemos una constelaci¨®n de neuronas activ¨¢ndose, pero no entendemos por qu¨¦; y el modelo no sabe explic¨¢rnoslo¡±, detalla Ferruz.

Su objetivo es entender c¨®mo llega a su resultado, lo que en el campo se llama IA explicativa. ¡°Es bastante laborioso, pero podemos ir abriendo capa a capa, ver qu¨¦ neuronas se est¨¢n activando ante ciertos est¨ªmulos, que nos ense?e qu¨¦ ha aprendido y entender c¨®mo genera secuencias de prote¨ªnas mejor que un humano¡±, expone. La investigaci¨®n tiene un paralelismo sorprendente con el estudio del cerebro ¡ª100.000 millones de neuronas que establecen 100 billones de conexiones¡ª, con la paradoja a?adida de que, en este caso, esta inteligencia la hemos creado nosotros.

Sentada en un despacho acristalado, a pocos pasos de la orilla del Mediterr¨¢neo, Ferruz cuenta con una sonrisa que quer¨ªa llamar a este sistema Pandora. Alg¨²n compa?ero le record¨® que de esa caja salieron todos los males que azotan a la humanidad, seg¨²n el mito. ¡°Le pregunt¨¦ a ChatGPT y me sugiri¨® Athena [Atenea en ingl¨¦s]. ¡°Es la diosa griega de la sabidur¨ªa, as¨ª que pega bastante, aunque tambi¨¦n es de la guerra¡±.

El ERC es el organismo de ciencia m¨¢s prestigioso y exigente de la Uni¨®n Europea. Cada a?o, selecciona proyectos emergentes de investigadores j¨®venes, que pueden luego continuar su trayectoria con nuevas rondas de financiaci¨®n. El de Ferruz es uno de los 33 seleccionados en Espa?a, entre un total de 494.

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