79倍效率提升！GPT-5自主攻克分子克隆，AI物理元年正式开启

新智元报道

编辑：倾倾

【新智元导读】AI真正走入实验室！OpenAI最新研究显示：GPT-5在「零决策干预」下自主迭代5轮，独创RAPF方案，竟将分子克隆效率暴力拉升79倍！ 这不是代码模拟，而是真实物理世界的重塑。欢迎来到2025AI物理元年。

2025年底，OpenAI宣布：AI已经跨越数字边境，正式进入物理实验室！

在最新的研究中，GPT-5化身科学家，不仅优化了分子克隆，更是将实验整体效率提升了79倍。

这不是模拟，不是假想，也不是「在某些条件下」可能实现。

所有数据都经过了测序验证，且在自动化机器人平台上得到了复现。

也许，我们可以把2025年，称作AI的「物理元年」。

79倍背后的「两把火」

要理解79这个数字，要先拆解分子克隆中两个最让实验员头疼的环节：「组装」和「转化」。

以往的优化往往是缝缝补补，但GPT-5是两手都要抓，且两手都要硬。

「暴力美学」打破实验室的禁忌

在转化环节，GPT-5提出了一个方案：T7优化法。

通常情况下，用来接收DNA的感受态细胞极其脆弱。因此实验室有这样一个潜规则：动作要轻，千万别剧烈震荡。

但GPT-5却反其道而行之，它直接把细胞拿去离心，倒掉一半液体，浓缩后再加入DNA。

这种近乎粗暴的操作，通过大幅增加细胞与DNA的碰撞频率，在最终验证中，转化效率提升超过30倍。

它证明了AI不靠所谓「实验手感」，而是直指向最底层的物理概率。

纳米级「红娘」：RecA与gp32的跨界联姻

如果说转化优化是「大力出奇迹」，那么在酶促反应环节，GPT-5则展现了它的生物学直觉。

它自主设计了一套名为RAPF-HiFi的方案。在这个方案里，它找来了两个此前的克隆方案极少联用的蛋白：

• gp32蛋白：像一把纳米级的「梳子」，负责把乱成一团的DNA单链理顺，消除干扰。

• RecA蛋白：像一位「向导」，在理顺的链条中进行同源搜索，引导匹配的DNA片段精准对接。

gp32负责理顺，RecA牵线搭桥，在组装环节，相比基准HiFi方案，效率提升约2.6倍。

RAPF-HiFi的核心机制示意图：gp32先稳定并拉直单链DNA，消除二级结构干扰；随后RecA介入，驱动同源搜索与精准配对。辅助蛋白在升温后脱离，最终由聚合酶补链、连接酶封口，完成高效组装

乘法效应：1+1＞2的化学反应

最让研究人员惊喜的是，这两项优化并不互斥，甚至可以完美叠加。

当2.6倍的组装提升与30.4倍的转化提升叠加，GPT-5 给出了一个端到端提升 79 倍的结果。

对实验员来说，这不只是效率提升，而是实验策略本身的改变。

以前可能需要重复做几十次才能拿到的正确克隆，现在一次实验就能收获满满。

五轮迭代，AI是如何“进化”成科学家？

很多人好奇：GPT-5是不是从数据库里搜出了一个古老的配方？

事实恰恰相反。OpenAI的报告显示，这个方案是GPT-5在5轮严密的「实验-反馈-优化」循环才进化出来的。

拒绝「幻觉」，接受现实的毒打

在早期轮次中，不少理论上合理的方案在现实实验中直接失效。

GPT-5 在多轮实验中的优化轨迹：每一轮包含多个候选方案，点表示不同实验条件的结果，折线表示当前最优方案。随着轮次推进，模型逐步淘汰无效路径，并在第三轮后锁定高效机制

但GPT-5拥有极强的在线学习能力。

研究人员将第一轮失败的数据喂给它，它会分析失败原因，并在第二轮提案中迅速修正了方向。

从「猜答案」到「设计机制」

到了第三轮和第四轮，GPT-5开始展现出一种惊人的任务规划能力。

它开始自主提议引入全新的工具——也就是我们前面提到的gp32和RecA蛋白。

最让研究人员惊讶的是，GPT-5甚至详细规定了这些蛋白的出场顺序和温度切换点：

先在50°C反应，然后降温到37°C让RecA工作；接着再次升温到50°C让辅助蛋白失活，由聚合酶完成收尾。

这种对实验节奏的精准掌控，证明了它已经具备了深度的多维逻辑推理能力。

「零决策干预」下的科研奇迹

在5轮进化中，人类科学家只负责执行与记录，不参与方案设计与方向判断。

这意味着，关键机制的提出与路径选择，来自模型自身的推理，而非人类的实时指导。

在受控实验框架内，AI已经能够独立提出、检验并修正新的实验路径。

在受控实验空间内，模型已经能够依靠实验反馈，自主探索人类尚未明确给出的优化路径。

跨越数字边界

指令变成机器人的双手

如果说GPT-5是大脑，那么由Robot on Rails驱动的自动化系统就是它的双手。

生物实验常被描述为依赖「手感」的工作，许多关键步骤难以标准化。

为了验证AI方案的普适性，OpenAI彻底剔除了人类手感，让机器人直接上场。

GPT-5通过一个「人到机器人」的大模型中间层，用自然语言写出实验协议，随后翻译成机器人的动作指令。

比如，输入「在4°C下以3000g离心5分钟」，机器人就能自主识别离心机的位置、平衡试管、并精准执行动作。

实验室环境是动态的。为了让机器人不「抓瞎」，系统配备了先进的视觉识别。

它能实时定位每一块孔板、每一个离心管，即使实验员随手把试剂盒放歪了几个厘米，机械臂也能通过视觉反馈，准确无误地完成吸取。

实验结果给出了最有力的证明。研究人员让机器人执行了GPT-5优化的R8方案，并与人类专家的操作进行了对标。

人类与机器人执行同一优化方案的对比结果：在GPT-5提出的R8转化方案下，机器人与人类实验员获得了高度一致的相对提升趋势，尽管机器人在绝对产量上仍低于人工操作

在绝对菌落数量上，由于液路精度与温控等硬件限制，机器人产出仍显著低于人工操作。

但在「性能趋势」上，机器人完美复刻了人类实验的结果。

相比基准方案，机器人的优化提升倍数与人类高度一致。

当指令真正变成动作，实验室的围墙倒塌了。

这意味着，未来的科学发现可能不再受限于某个天才科学家的体力，而是受限于算力和电力。

从「实验室计件工」进化为「科学架构师」

在整份报告的最后，OpenAI用了相当长的篇幅讨论了一个严肃的话题：生物安全。

AI在特定受控实验任务中展现出接近甚至不同于人类经验路径的优化能力，这既可能加速科学发现，也放大了潜在风险。

这也是为什么这次实验被严格限定在「良性系统」内，并全程受控于OpenAI的预备框架之下。

这种谨慎本身，就是对AI强大能力的另一种侧面证明。

如果说过去的科研像在迷雾中翻山越岭，那么GPT-5正在将这片迷雾变成一马平川的平原。

正如我们在实验中看到的，当AI能够独立完成假设、验证到优化的全闭环，科学发现的速率将不再受限于人类的体力极限、有限的实验手感，甚至是短暂的科研生命。

这并不意味着人类科学家将无事可做。

相反，当AI承担了90% 繁琐、重复、充满不确定性的底层优化工作后，科学家将被迫从「实验室计件工」的角色中解脱出来。

未来的科学家，更像是一位「科学架构师」。

他们不再纠结于一管试剂的配比，而是去构思更具颠覆性的科研课题。

这份报告也许只是一个不起眼的节点，但它揭示了一个难以逆转的趋势：

AI与物理世界之间，第一次形成了可持续的反馈回路。

当代码在试管中流动，一个全新的时代也随之开启。

参考资料：

https://openai.com/index/accelerating-biological-research-in-the-wet-lab/

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