谷歌(Google)旗下的人工智能團(tuán)隊(duì)DeepMind所開發(fā)的AlphaFold系統(tǒng)日前在世界蛋白質(zhì)模型預(yù)測(cè)競(jìng)賽中排名第一。蛋白質(zhì)折疊模型的準(zhǔn)確預(yù)測(cè),對(duì)攻克人類多種疾病有重要意義。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的圍棋人工智能系統(tǒng)AlphaGo曾在兩年前擊敗所有來自世界各國的人類棋王。
蛋白質(zhì)折疊(protein folding)是蛋白質(zhì)獲得其功能性結(jié)構(gòu)和構(gòu)象的過程。通常蛋白質(zhì)自然呈能量高效狀態(tài),但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。像糖尿病、帕金森氏病、老年失智(Alzheimer’s disease)癥等都與蛋白質(zhì)出錯(cuò)相關(guān)。
如果科學(xué)家能從其化學(xué)成分準(zhǔn)確預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的三維構(gòu)象,就能設(shè)計(jì)治療各種疾病的新蛋白質(zhì),還能解決很多棘手問題,比如分解現(xiàn)在嚴(yán)重的塑料污染等。
然而要獲得蛋白質(zhì)三維構(gòu)象猶如一個(gè)破譯密碼的過程,需要耗費(fèi)研究者們很長的時(shí)間。這種情況下,人工智能往往是人類的好幫手。
由美國常規(guī)醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所(NIGMS)出資的“結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)關(guān)鍵評(píng)估”大賽(CASP)是一年兩次的預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊結(jié)構(gòu)的奧林匹克賽,吸引著世界各地研究團(tuán)隊(duì)的參與。
在為期數(shù)月的競(jìng)賽期間,組織方每幾天向參加的團(tuán)隊(duì)發(fā)去一些氨基酸清單,參與者從這些氨基酸預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。這些“考題”是近期通過傳統(tǒng)的方法,耗費(fèi)了大量的人力物力資源才得到的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。
上周末在墨西哥坎昆(Cancun),競(jìng)賽舉辦方宣布谷歌的人工智能系統(tǒng)AlphaFold在98個(gè)參與團(tuán)隊(duì)中積分排名第一。AlphaFold準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了43種蛋白質(zhì)中25個(gè)的結(jié)構(gòu);排名第二的團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)了其中3個(gè)。
AlphaFold以其先進(jìn)的算法,花了兩周時(shí)間破譯第一個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),但之后每個(gè)只需數(shù)小時(shí)時(shí)間。
英國學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)中積分最高的英國雷丁大學(xué)(University of Reading)小組的領(lǐng)隊(duì)研究員Liam McGuffin說:“預(yù)測(cè)任何蛋白質(zhì)折疊形狀的能力很重要,對(duì)解決21世紀(jì)很多問題有重要作用,對(duì)健康、生態(tài)、環(huán)境和任何生命系統(tǒng)相關(guān)的問題都有影響?!?/p>
McGuffin還說,包括他們?cè)趦?nèi)很多團(tuán)隊(duì)多年來都在研究人工智能在這個(gè)領(lǐng)域的使用,他認(rèn)為這個(gè)領(lǐng)域有望在本世紀(jì)20年代征服蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)問題。
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原文標(biāo)題:人工智能里程碑 AlphaFold準(zhǔn)確預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)模型
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