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AlphaFold蛋白结构预测击败人类, AI前途不可限量

日期:2019-05-22 23:28:41 来源: 生物探索 点击:

讲到人工智能(AI),可能在大多数人脑海里首先想到的是谷歌的AlphaGo。2017年围棋人机大战仿佛就在昨天,世界排名第一的天才围棋少年柯洁败北绝望痛哭“我赢不了”。人工智能让人类真真切切的感受到了自己的强大。

而在生命科学领域,AlphaGo的“孪生兄弟”AlphaFold也让世界为之颤抖。2018年12月2日,AlphaFold在第13届全球蛋白质结构预测竞赛中击败了所有对手,成功根据基因序列预测了生命基本大分子——蛋白质的三维结构。

预测蛋白质3D结构模型示意(图片来源:DeepMind官网)

#关于蛋白质

蛋白质是生命的物质基础,也是生命活动的主要承担者,可以说没有蛋白质也就没有生命。蛋白质具有一级、二级、三级、四级结构,其分子结构决定了其功能。所以想要定制蛋白质就要知道它的确切结构。

然而,蛋白质折叠一度被列入“21世纪的生物物理学”重要课题,是分子生物学奉为规范的中心法则都尚未解决的重大生物学问题。直到美国NIH的Christian Anfinsen博士因为发现蛋白质不需要其他帮助就可以自发地完成蛋白质折叠的过程,人类对蛋白质乃至生命密码的解析才更近了一步。Christian Anfinsen博士因此获得了1972年的诺贝尔化学奖。

2017年,美国科罗拉多大学 JILA物理研究中心的生物物理学家们通过对蛋白质折叠更细致地测量后发现,蛋白质的折叠过程比科学家们曾经的预测更为复杂。就在人类对生命孜孜以求的同时,人工智能迎头赶超,在蛋白质结构领域的“奥林匹克竞赛”上,AlphaFold力压人类夺得冠军, 将漫长费力的预测过程缩短至几小时。

#AI时代已经到来

以目前性能最强悍的超级计算机每秒运算速度峰值可达20亿亿次,科学家们对蛋白质折叠的模拟计算仍有可能耗费数年乃至数十年的时间。但是AI能够更快的做到,而且出错更少。所以当AI应用到生命科学、医学等领域时,临床研究速率、新药研发、成本等都将大大的降低,患者所要承担的成本和痛苦也随之而降,越来越多的人都将从中受益。

其实,目前AI已经在医疗健康领域有不少的应用成功案例,比如新药研发、辅助疾病诊断、健康管理、医学影像、临床决策支持、医院管理、便携设备、康复医疗和生物医学研究等等。

在刚刚落幕的2019年春季CMEF大会上,AI在传统的医疗、产品、器械面前大放异彩。AI用它强大的数据分析、深度学习、诊断、预测、规范分析能力再一次向世人充分的展示出其广阔的前景,AI终将在人类社会的各个领域变得不可替代,在生命科学以及医疗方面,人工智能也将从一个辅助手段变成中流砥柱,造福人类。

参考资料:

[1] AlphaFold: Using AI for scientific discovery

[2] 破局中国智能医疗,CMEF医疗人工智能论坛惊喜不断

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(责任编辑:zqg)

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