撰文丨王聪

如果你是一名分子生物学家，想要启动一个项目来寻找一种新出现传染病的治疗方法。那么，你除了需要病毒学家和免疫学家的专业知识，还需要生物信息学专家来帮助分析数据并从中得出结论。

然而，如果你缺乏组建一个大型多学科团队的资源或人脉，此时应该怎么办？

斯坦福大学和陈-扎克伯格生物中心的研究人员现在为这一难题提供了一个新颖的解决方案：一个由人工智能驱动的虚拟实验室。这个由一组具有不同学科专业知识的“AI 科学家”（AI  智能体）组成的虚拟实验室，能够通过制定、完善并执行复杂的研究策略来解决复杂且开放性的科学问题，这些“AI 科学家”甚至能够进行虚拟实验，其实验结果可以在现实实验室中得到验证。

这项研究于 2025 年 7 月 29 日在线发表于国际顶尖学术期刊 Nature 上，论文题为：The Virtual Lab of AI agents designs new SARS-CoV-2 nanobodies。论文作者为斯坦福大学 James Zou 团队与陈-扎克伯格生物中心 John E. Pak 团队。

该研究通过基于 AI 智能体的虚拟实验室平台，仅花费了几天时间，就自主设计出了新型纳米抗体，并在实验室验证中显示出能够与 SARS-CoV-2 突变株的刺突蛋白结合。

该研究开发了一个虚拟实验室平台，在这个平台上，人类用户创建一个 AI 智能体作为“首席科学家智能体”（PI Agent），该“首席 AI 科学家”会召集并指挥一组模拟科学实验室中各种专业研究角色的“专家智能体”（Specialist Agent）。

人类科学家只需提出一个科学问题，然后监督由“首席 AI 科学家”与其领导的“专家智能体”团队交流想法以及推进研究的会议。这些 AI 智能体由大语言模型（LLM）运行，赋予它们科学推理和决策能力。

除了“首席科学家智能体”和“专家智能体”（免疫学家、机器学习专家、计算生物学家）之外，该虚拟实验室平台还包括一个“科学评论员智能体”（Scientific Critic Agent），这是一个通才，其职责是提出尖锐的问题，并在过程中注入一定的怀疑精神。这个“科学评论员智能体”相当重要，能够减少 AI 的幻觉。

需要指出的是，尽管人类科学家参加了这些 AI 智能体召开的会议，并在在关键时刻提供了指导，但人类科学家的话语仅占所有对话的大约 1%。绝大多数的讨论、决策和分析都是由这些 AI 智能体自行完成的。

接下来，研究团队利用该虚拟实验室平台研究了一个紧迫的问题：设计抗体或纳米抗体来与新冠病毒（SARS-CoV-2）新突变株的刺突蛋白（S 蛋白）结合。

结果显示，仅仅几天时间，虚拟实验室就设计并实施了一条创新的计算流程，并设计出了 92 种新型纳米抗体，其中两种纳米抗体在实验室验证中显示能够与新冠病毒新突变株的刺突蛋白结合。

论文共同通讯作者 John E. Pak 表示，曾经这只是一个疯狂的科学幻想，如今却已成现实，这些 AI 智能体设计出的流程相当有创意，但同时又非常合理，而且速度极快。此外，这些 AI 智能体在相互交流中，竟然真的能够提出类似于人类科学家会想到的东西，这相当令人震惊。他还表示，不必担心 AI 科学家会取代人类科学家，实际恰恰相反，这些 AI 科学家作为合作者，只会增强人类科学家的工作，帮助提供更多的想法以供实验室测试。

论文共同通讯作者 James Zou 表示，这是首次证明自主 AI 智能体能够从头到尾真正解决一个具有挑战性的科学研究。这些 AI 智能体在复杂问题上做出了明智的决策，并能够迅速设计出数十种蛋白质候选物，然后我们可以在实验室实验中进行验证。这项研究展示了一种新范式——AI 不只是我们在研究中用于特定步骤的工具，它实际上可以成为整个研究过程的主要驱动力，从而促成新发现。此外，该研究中的虚拟实验室平台是为生物医学研究问题而设计的，但其可适当修改后应用于更广泛的科学领域。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09442-9