近日，来自普林斯顿大学、斯坦福大学、浙江大学等机构的研究者发布了评估DNA大模型“越狱攻击”生物安全风险的框架GeneBreaker，发现当前最强的Evo2-40B模型即便在训练时去除致病序列，仍能被引导生成接近多种病原体的DNA序列，攻击成功率高达60%。此研究不仅揭示了模型漏洞，更为保障生物模型安全性指明方向。
DNA基础模型的发展与隐忧
近年来，DNA基础模型在生命科学领域取得显著进展，如Alphafold3、Evo2等工具可预测生命分子结构与功能，还能设计工程酶、疫苗等。然而，随着其发展，一个严峻问题浮现：这些模型对“越狱”的敏感性如何，是否会产生有害序列？科学家对此深感担忧。
GeneBreaker框架的诞生与构成
为解决上述担忧，科学家开发了首个系统性评估DNA基础模型越狱漏洞的框架GeneBreaker。该框架的越狱攻击包含三个关键组件：一是用于提示设计的LLM智能体，借助ChatGPT-4o检索与目标致病区域具有高同源性的非致病DNA序列，协助越狱攻击；二是由PathoLM和平均对数概率启发式方法指导的集束搜索策略，通过迭代采样和评分，引导生成类似病原体的输出并保持序列一致性；三是一个评估流程，使用核苷酸/蛋白质BLAST将生成的序列与精选的人类病原体数据库JailbreakDNABench进行比较，以标记“成功的越狱攻击”。
基于GeneBreaker的实验及成果
研究人员构建了用于测试DNA模型“越狱”的基准数据集JailbreakDNABench，涵盖6个主要类别的病毒序列。在该数据集上对模型评估后发现，GeneBreaker成功使6种病毒类别内的最新Evo系列模型发生持续越狱，其中Evo2-40B的攻击成功率高达60%。此外，研究人员还使用“越狱”后的模型生成了近似SARS-CoV-2刺突蛋白和HIV-1包膜蛋白的两种“病毒”DNA序列，经AlphaFold3结构预测表明生成序列与天然对应物相似且结构一致，“越狱”十分成功。同时，研究人员还利用GeneBreaker对SARS-CoV-2刺突蛋白进行进化建模研究，发现DNA语言模型能够重现进化上不同的刺突蛋白变体，并可计算氨基酸突变熵。
研究意义与呼吁
尽管当前基于假设想象出的病毒肆虐场景并未真实发生，但科学家通过GeneBreaker揭示DNA基础模型生成致病序列的漏洞，为构建更健全的防御机制和安全架构提供方向。他们呼吁，应通过加强跨学科合作、限制高风险信息传播来降低生物学AI被恶意滥用和影响公众信任的风险，同时优先考虑伦理问题，以保障生物生成式AI的安全未来。目前，GeneBreaker的相关数据已上传至github，感兴趣者可前往尝试。
