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생물학적 실험 프로토콜을 자동으로 생성하고 실행하는 자기 진화형 멀티 에이전트 시스템인 ProtoPilot을 소개합니다. 이 시스템은 실험 피드백을 바탕으로 프로토콜과 코드를 스스로 수정하며, 실제 습식 실험(wet-lab) 환경에서 높은 정확도와 검증 가능성을 입증했습니다.
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원문 바로가기자율적인 습식 실험실(wet-lab) 실험에는 그럴듯한 프로토콜 텍스트 이상의 것이 필요합니다. 생물학적 의도, 정량적 절차, 장치 제약 조건 및 실험 피드백이 프로토콜 및 표준 작업 절차(SOP) 설계부터 코드 및 물리적 실행에 이르기까지 일관되게 유지되어야 합니다. 우리는 이 변환 과정을 실험 자동화 문제로 테스트하기 위해, 전문가 기반의 벤치마크 및 평가 프레임워크와 함께 자기 진화형 멀티 에이전트 시스템(multi-agent system)인 ProtoPilot을 개발했습니다. 이 프레임워크는 98개의 골드 표준(gold-standard) 프로토콜, 습식 실험실 전문가 루브릭(rubrics), 장치 수준의 유효성 게이트(validity gates) 및 실제 실험 테스트에서 파생된 294개의 합성 생물학 및 분자 생물학 과제를 포괄합니다. ProtoPilot은 계층별 검증 가능성(layer-wise verifiability), 멀티 에이전트 오케스트레이션(multi-agent orchestration) 및 런타임 업데이트 기술 라이브러리(runtime-updated skill library)를 통합하여, 프로토콜을 생성하고, SOP를 확장하며, SDK 준수 코드를 합성하고, 습식 실험실 피드백으로부터 워크플로우를 수정합니다. ProtoPilot은 OpenTrons-AI의 32.35%와 비교하여 90.2%의 Top@3 전문가 선호도, 89.5%의 전체 프로토콜-to-코드 게이트 통과율, 그리고 88.24%의 Opentrons 통과율을 달성했습니다. 습식 실험실 검증을 통해 해석 가능한 판독값(readouts), Sanger 방식으로 확인된 생성물, 그리고 피드백으로 교정된 PCA 조립 DNA 타겟을 생성함으로써 자율 실험을 위한 검증 가능한 경로를 구축했습니다. 종합적으로, 이러한 결과는 평가 프레임워크가 자율 습식 실험실 자동화를 위한 실행 관련 요구 사항을 포착하며, ProtoPilot이 프로토콜 및 코드 생성을 검증된 실행 및 피드백 기반 수정으로 변환함으로써 이를 충족할 수 있음을 보여줍니다.