OpenAI의 GPT-5 기반 Ginkgo Bioworks의 자율 실험실, 최첨단 과학 벤치마크 대비 40% 개선 달성

Ginkgo Bioworks, OpenAI와 협력해 AI 기반 자율 실험 시스템 개발 Ginkgo Bioworks (NYSE: DNA)는 OpenAI와의 협력을 통해 인간의 개입을 최소화하면서 생물학 실험을 자율적으로 설계, 실행 및 학습하는 AI 시스템을 개발했다고 발표했습니다. 최근 공개된 사전 공개 논문(preprint)에 따르면, 이 시스템은 최첨단 기술 대비 세포 없는 단백질 합성 반응 비용을 40% 절감했으며, 6번의 반복 주기를 거치며 36,000가지 실험 조건을 실행했습니다. 이번 연구는 Ginkgo의 클라우드 실험실에서 실제 과학적 응용 사례를 보여줍니다. 협력팀은 OpenAI의 GPT-5 추론 모델과 Ginkgo의 재구성 가능한 자동화 카트(RAC) 기술 및 Catalyst 자동화 소프트웨어를 기반으로 구축된 클라우드 실험실 인프라를 결합하여 반복적이고 폐쇄 루프 방식의 워크플로우로 실험을 설계, 실행 및 분석했습니다. GPT-5는 인터넷 접속, 데이터 분석 패키지가 설치된 컴퓨터, 이전 반복 실험의 메타데이터, 최첨단 기술을 설명하는 사전 공개 논문을 제공받아 실험 과학자처럼 작동했습니다. 즉, 실험을 설계하고, 결과를 분석하며, 이에 대응하여 접근 방식을 개선했습니다. 6개월 동안 6차례의 실험을 통해 GPT-5는 기존 과학 문헌에서 보고된 것보다 비용이 저렴한 세포 없는 단백질 합성 반응 구성을 설계할 수 있었습니다. Ginkgo Bioworks의 공동 창립자이자 해당 연구의 공동 저자인 Reshma Shetty는 "최첨단 대규모 언어 모델과 자율 실험실을 결합하여 기존 최첨단 기술보다 훨씬 저렴한 반응 구성을 발견했습니다"라며, "시약 및 소모품 비용이 실험 비용의 상당 부분을 차지하는 자율 실험실에서 실행되는 실험이 점점 더 많아질 것으로 예상합니다. 단백질 생산을 위한 저렴한 시약은 더 많은 데이터 생성을 가능하게 하여 투입된 비용당 더 많은 과학적 발전을 이끌 것입니다"라고 말했습니다. 자율 실험실은 표준 벤치마크 단백질인 superfolder green fluorescent protein (sfGFP)을 1그램당 422달러의 총 반응 구성 요소 비용으로 생산했습니다. 이는 이전에 보고된 최첨단 기술인 1그램당 698달러 대비 40% 감소한 수치입니다. 세포 없는 단백질 합성은 생물학 연구에서 널리 사용되지만, 높은 재료 비용과 복잡한 최적화로 인해 제한되어 왔으며, 이는 자율 실험을 위한 이상적인 스트레스 테스트 환경이었습니다. OpenAI의 생명 과학 연구 책임자이자 공동 교신 저자인 Joy Jiao는 "OpenAI에서 최첨단 모델을 자율 실험실과 연동하여 대규모 실험을 수행한 것은 이번이 처음입니다"라며, "이러한 성공은 AI 시스템이 가설 생성, 테스트 및 실제 데이터를 기반으로 한 개선에 기여함으로써 실험 워크플로우를 어떻게 증강할 수 있는지를 보여줍니다"라고 덧붙였습니다. 자율 실험실은 580개 이상의 384웰 플레이트를 실행하고, 36,000가지 반응 구성을 테스트했으며, 약 150,000개의 실험 데이터를 생성했습니다. 인간의 개입은 주로 시약 준비, 로딩 및 언로딩, 시스템 감독에 국한되었으며, 실험 설계, 실행 데이터 해석 및 가설 생성은 GPT-5 기반 자율 실험실에서 처리되었습니다. 특히, 이 모델은 테스트할 새로운 시약을 제안하고 우선순위를 지정했으며, 일부는 접근 권한이 없는 공개된 연구 결과를 독립적으로 예측하기도 했습니다. AI가 비현실적이거나, 유효하지 않거나, 환각적인 실험을 제안하는 것을 방지하기 위해, 모든 설계는 실행 전에 Pydantic 모델과 대조하여 검증되었습니다. 여기에는 플레이트 레이아웃, 표준, 제어, 복제, 시약 가용성 및 부피 제약 조건 확인이 포함되었습니다. 검증을 통과한 실험만이 실행될 수 있었습니다. 추가 점수 부여는 과학적 엄격성과 이전 결과 고려 사항을 우선시했습니다. GPT-5는 분석, 관찰 및 근거를 문서화하는 사람이 읽을 수 있는 실험실 노트북 항목을 생성하여 추론 과정을 투명하게 공개했습니다. Ginkgo Bioworks의 공동 창립자이자 CEO인 Jason Kelly는 "이것은 AI가 실험을 설계하고, 실행하고, 결과로부터 배우는 실제 실험 과학을 수행하는 것입니다"라며, "미국이 전 세계 과학 분야에서 경쟁력을 유지하기 위해서는 AI와 자율 실험실의 결합이 필수적입니다. 최근 미국 에너지부가 발표한 과학 분야에 AI를 도입하는 Genesis Mission이 이 분야를 선도하고 있으며, OpenAI와의 협력 결과가 이 접근 방식이 효과적임을 보여주어 기쁩니다"라고 말했습니다. Pydantic 모델은 오픈 소스로 공개될 예정이며, AI로 개선된 세포 없는 반응 혼합물은 과학 커뮤니티에서 https://reagents.ginkgo.bio/ 를 통해 주문할 수 있습니다. 사전 공개 논문에 대한 정보 이 연구 결과는 아직 동료 검토를 거치지 않은 과학 사전 공개 논문에 기술되어 있습니다. "Using a GPT-5-driven autonomous lab to optimize the cost and titer of cell-free protein synthesis"라는 제목의 전체 원고는 OpenAI 웹사이트에서 확인할 수 있으며, 곧 bioRxiv에도 게시될 예정입니다. Ginkgo Bioworks 소개 Ginkgo Bioworks는 모든 사람이 생물학을 더 쉽게 설계할 수 있도록 돕는 도구를 구축합니다. 이 회사는 실험실에서 수작업 실험실 작업을 로봇으로 대체하는 자율 실험실을 제공하여 과학자들의 생산성을 크게 향상시킵니다. Ginkgo의 자체 자율 실험실은 Datapoints 및 Solutions 계약 연구 서비스를 통해 "클라우드 실험실"로도 제공됩니다. 자세한 내용은 ginkgobioworks.com 및 ginkgobiosecurity.com 을 방문하거나, 블로그를 읽거나, X(@Ginkgo 및 @Ginkgo_Biosec), Instagram(@GinkgoBioworks), Threads(@GinkgoBioworks) 또는 LinkedIn과 같은 소셜 미디어 채널에서 팔로우할 수 있습니다.