Geçen gün bir sohbette, doktor bir arkadaşımın anlattıkları beni çok şaşırttı ve antibiyotiklerle ilgili küçük bir araştırma yapmaya başladım. Anlattığı şuydu; 72 yaşındaki bir hasta üriner yolu enfeksiyonuyla hastaneye gidiyor. İki gün sonra kanda enfeksiyon, dört gün sonra yoğun bakım. Verilen hiçbir antibiyotik işe yaramıyor ve hasta hayatını kaybediyor.

Bu durum nadir bir olay diye düşünülebilir ama antibiyotiklerle ilgili ilginç bir durum var. Dünya Sağlık Örgütü’ne göre bakteriyel antimikrobiyal direnç, 2019’da doğrudan 1,27 milyon ölüme yol açtı ve yaklaşık 4,95 milyon ölümle de ilişkili. The Lancet’te yayımlanan küresel projeksiyonlara göre, 2025’ten 2050’ye kadar bu sayı doğrudan 39 milyondan fazla ölüme çıkabilir; ilişkili ölümler ise 169 milyona kadar ulaşabilir. Bu, bir sistem krizinin hikayesi ve 1987’de başlıyor. Sağlık tarihçileri o yılı “antibiyotik keşfinin kapanış tarihi olarak kabul ediyor.

Bu tarihin öncesinde antibiyotiklerle ilgili ‘altın çağ’ yaşanıyordu. 1928’de penisilin keşfi. 1940’lar ve 50’ler: Streptomisin, tetrasiklinler, eritromisn, vankomisin. Hepsi, doğanın laboratuvarından çıktı. 1960’lara kadar, her yıl yeni bir antibiyotik sınıfı bulundu. Tempo azalsa da, sistem çalışıyordu.1987’den sonra hiçbir yeni antibiyotik sınıfı kliniğe ulaşmadı. Evet, bazı yeni ilaçlar geliştirildi. Ama hepsi eski sınıfların iyileştirilmiş versiyonlarıydı.

39 YILDIR YENİ BİR ŞEY YOK

Otuz dokuz yıl! Bu arada cep telefonları çıktı, internet hayatımızı girdi, insan genomu okundu, yapay zeka konuşmaya başladı. Ama bakterilere karşı yepyeni bir silah olmadı? Peki ama neden?

Antibiyotiği geliştirmek pahalı, milyarlar harcanıyor üstelik 10-15 yıl alıyor. Ama en büyük paradoks bu da değil. İlaç şirketleri antibiyotikten çok fazla kâr etmiyor.

Çünkü iyi antibiyotik mümkün olduğunca az kullanılmalı. Çünkü kullandıkça bakteri dirençli hale geliyor. Çünkü bir kalp ilacı, tansiyon ilacı ya da diyabet ilacı sürekli kullanıldığı için kârı yüksek. Sonuç? 1987’den sonra, ilaç şirketleri bu alandan çekildi.

2020’de MIT araştırmacıları, halicin adlı molekülü yapay zekayla keşfetti. Halicin molekülü bulunduktan sonra ‘yapay zeka yeni antibiyotik buldu’ diye çok sayıda haber yayınlanmış olsa da halicin şu anda kullanılan bir ilaç değil şimdilik sadece laboratuvarda test ediliyor. Yine de umut verici.

Dünya Sağlık Örgütü’nün son raporu ürpertici. Klinik geliştirmede 90 antibakteriyel ürün var. Bunların sadece 15’i ‘gerçekten yenilikçi’ ve sadece 5’i WHO’nun açıkladığı en kritik bakterilerine karşı etkili. Bakteriler evrim geçiriyor, dirençli hale geliyor ama bilim insanlarının keşif hızı çok da yavaş.

ÇÖZÜM OKYANUSTA MI?

Nature Computational Science’daki yeni bir makale ise antibiyotik keşfinde yeni bir çağın başlayabileceğini anlatıyor. DeepSeMS adlı yapay zeka modeli, okyanus mikrobiyomunda 65 binden fazla yeni kimyasal yapıyı harita etmiş.

Tüm bu moleküller potansiyel olarak antibiyotik olabilir. Nasıl?

Okyanus, dünyanın en büyük mikrobiyal evreni. Derin sularda, mikroplar arasında kimyasal savaş var. Milyarlarca yıldır birbirini öldürmek için, kimya kullanıyorlar.

Büyük sorun şu: Okyanus mikroplarının çoğunu laboratuvarda büyütmek çok zor. Çünkü bu canlılar doğal ortamlarından çıkarıldığında ya yaşamıyor ya da okyanustaki gibi davranmıyor. Yani bir mikrobu Petri kabına koyduğunuzda, doğada ürettiği o ilginç kimyasal molekülleri artık üretmeyebilir. Ama bilim insanlarının elinde başka bir yol var: DNA’sını okumak.

Mikropların DNA’sında “biyosentetik gen kümeleri” denen özel bölgeler bulunuyor. Bunları bir çeşit tarif sayfası gibi düşünebilirsiniz. Mikrop bu DNA talimatlarını kullanarak belirli kimyasal moleküller üretiyor.

DeepSeMS’in yaptığı şey de tam olarak bu: Bu genetik tarifleri okuyor ve tarifin sonunda ortaya nasıl bir molekül çıkabileceğini tahmin ediyor. Yani yapay zekaokyanustan doğrudan antibiyotik çıkarmıyor. Daha doğru ifade şu; okyanus mikroplarının DNA’sındaki tariflere bakıp, “burada ilginç bir kimyasal molekül saklı olabilir” diyor.

Okyanus büyük bir umut gibi görünüyor. Ama bu umudun kendisi de yeni bir sorun yaratıyor. Çünkü DeepSeMS’in işaret ettiği 65 bin olası molekül, henüz gerçek bir ilaç değil sadece aday.

Yani elimizde dev bir liste var. Ama bu listenin içinden hangilerinin gerçekten işe yarayacağını bilmiyoruz. Kaçı laboratuvarda sentezlenebilir? Kaçı gerçekten bakterileri öldürür? Kaçı insan hücrelerine zarar vermez? Kaçı vücutta güvenli şekilde çalışır? Kaçı klinik denemeleri geçip gerçek bir antibiyotiğe dönüşür? Yapay zeka bunların cevabının vermiyor sadece bakılacak yerleri işaret ediyor.

65 bin kulağa dev bir keşif gibi gelse de antibiyotik krizinde asıl mesele yalnızca aday bulmak değil. O adayları laboratuvara, oradan güvenlik testlerine, oradan klinik denemelere ve sonunda hastane rafına taşıyabilmek.

Ama dirençli bakteriler beklemiyor. Bütçe, yatırım, klinik deneme ve regülasyon konuşulurken çoğalıyor, değişiyor, direnç kazanıyorlar.

Antibiyotikler modern tıbbı cesaretlendirdi. Ameliyatı, kemoterapiyi, organ naklini, yoğun bakımı daha mümkün hale getirdi. Şimdi o cesaretin zemini aşınıyor.

Umarım teknolojideki başdöndüren hız antibiyotik krizini çözmeye de yardımcı olur.

TEKNOLOJİYİ ‘ELMAS MI’ KURTARACAK?

Bir veri merkezi mühendisinin söylediği cümle, teknoloji dünyasının yeni krizini neredeyse tek başına özetliyor: “Artık sadece daha hızlı çiplerden bahsetmiyoruz. Daha soğuk çalışan çiplerden bahsediyoruz.”

Transistörler artık öylesine küçüldü ki, atom ölçeğindeki sorunlar daha görünür hale geliyor. Elektronları kontrol etmek zorlaşıyor, sızıntı akımları artıyor. Çipin içindeki bileşenler birbirine yaklaştıkça ısı yoğunluğu büyüyor. Ve şimdi teknoloji dünyası garip bir yere bakıyor; elmasa.

Ama bu kez yüzükteki elmasa değil, çipin üstündeki elmasa!

Yapay zeka hakkında konuşurken genellikle yazılımdan söz ediyoruz. Model büyüdü, parametre arttı, daha iyi cevap veriyor, görsel üretiyor, kod yazıyor, video yapıyor vs.

Ama bütün bu parlak cümlelerin altında çok daha kaba bir gerçek var, elektrik.

Yapay zeka, fiziksel dünyada veri merkezleri demek. Veri merkezleri de çip, kablo, sunucu rafı, soğutma sistemi, elektrik hattı, trafo ve şebeke demek. Bir modelin ekranda size bir cevap vermesi için, bir yerlerde binlerce işlemci ısınıyor.

ISI SORUNU ÇOK BÜYÜK

Uluslararası Enerji Ajansı’na göre veri merkezleri 2024’te küresel elektriğin yaklaşık yüzde 1,5’ini tüketti. Bu oran küçük görünebilir. Ama aynı rapor, veri merkezi elektrik tüketiminin 2030’a kadar iki kattan fazla artarak yaklaşık 945 terawatt-saate çıkabileceğini söylüyor.

Başka bir deyişle, yapay zeka “bulutta” değil beton binalarda yaşıyor, elektrik istiyor, soğutma istiyor.

Modern çiplerin en büyük sorunlarından biri artık yalnızca hesaplama yapmak değil; o hesabın ürettiği ısıyı dışarı atmak. Teknolojik detayları es geçiyorum tüm bu ‘ısı’ sorunun çözümü olabilecek bir detaya geliyorum elmasa.

Elması genellikle sertliğiyle biliriz. Keser, çizer, parlatır, mücevher olur. Ama teknoloji dünyası elmasa başka bir yüzden bakıyor, Elmas ısıyı olağanüstü iyi taşıyor.

Bugünün çipleri için bu çok kritik. Çünkü sorun artık sadece daha hızlı işlem yapmak değil. O işlem sırasında ortaya çıkan ısıyı çipten uzaklaştırmak.

Bir işlemci çalıştıkça ısınıyor. Fazla ısındığında da kendini korumak için yavaşlıyor. Yani dünyanın en pahalı çipini alıp soğutamazsanız, o çip size bütün gücünü vermez.

İşte elmas burada ilginç hale geliyor.

Bakır ve alüminyum yıllardır elektroniklerde ısıyı taşımak için kullanılıyor. Ama elmas, doğru üretildiğinde ısıyı bakırdan çok daha hızlı iletebiliyor. Bu yüzden bazı araştırmacılar ve şirketler şu soruyu soruyor; “çiplerin üstüne ya da yakınına çok ince elmas katmanlar yerleştirsek, ısıyı daha hızlı uzaklaştırabilir miyiz?”

Kulağa bilimkurgu gibi geliyor ama değil.

Burada sözünü ettiğimiz şey yüzüklerdeki doğal elmas değil. Laboratuvarda üretilen, çok saf ve çok ince elmas katmanlar. Çünkü elektronik dünyasının istediği şey güzel bir taş değil; kontrol edilebilir, temiz, mühendislik standardında bir malzeme.

Doğal elmas pahalı, sınırlı ve çoğu zaman kusurlu olabilir. Laboratuvar elması ise belirli koşullarda üretilebilir, şekillendirilebilir ve teknolojiye uygun hale getirilebilir. Bu yüzden elmas, artık yalnızca mücevher sektörü için değil, çip endüstrisi için de ilginç bir malzeme.

Bazı şirketler bu alanda erken denemelere başladı. Örneğin Akash Systems, elmas soğutmalı yapay zeka sunucuları duyurdu. Şirket, bu sistemlerin bazı durumlarda GPU sıcaklığını düşürebileceğini ve performansı artırabileceğini söylüyor.

Ama burada dikkatli olmak gerekiyor. Bunlar henüz geniş ölçekte kanıtlanmış, herkesin kullanacağı çözümler değil. Şirket açıklamaları heyecan verici olabilir ama gerçek sınav, bu teknolojinin büyük veri merkezlerinde yıllarca güvenilir biçimde çalışıp çalışmayacağı.

Çünkü çipin üstüne elmas koymak, yüzüğe taş takmak kadar kolay değil. Elmas çipe nasıl bağlanacak? Isındığında çatlar mı? Maliyeti ne olacak? Milyonlarca çipte aynı kaliteyle üretilebilecek mi? Bunlar hala cevaplanması gereken sorular.

Bu yüzden elmas soğutma bir mucize değil. Daha çok, büyüyen bir soruna verilen akıllı bir mühendislik cevabı.

İlk kullanım alanları da muhtemelen telefonlar ya da ev bilgisayarları olmayacak. Daha çok en pahalı ve en çok ısınan sistemlerde göreceğiz, yapay zeka sunucuları, güçlü GPU’lar, uydu elektroniği, savunma sistemleri ve elektrikli araçlardaki bazı güç elektroniği parçaları… Çünkü bu alanlarda birkaç derece bile önemli.

Eskiden ilerleme “daha küçük transistör, daha hızlı işlemci” demekti şimdi soru değişiyor: “Bu kadar hesabı yakmadan yapabilir miyiz?”

Yapay zeka çağında bu soru daha da önemli. Daha büyük modeller daha fazla çip istiyor, daha fazla çip daha fazla elektrik istiyor, daha fazla elektrik daha fazla ısı üretiyor. Bir noktada yapay zekanın geleceği yalnızca yazılım meselesi olmaktan çıkıyor; enerji, soğutma ve malzeme bilimi meselesine dönüşüyor.

Elmas bu hikayede ilginç bir aday, bir zamanlar statü simgesiydi şimdi belki de verimlilik için vazgeçilmez bir malzeme olacak.