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人工智能里程碑 AlphaFold準確預測蛋白質模型

獲得蛋白質三維構象猶如一個破譯密碼的過程,人工智能往往是人類的好幫手。圖為肌球蛋白三維結構示意圖。(維基百科)

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【大紀元2018年12月06日訊】(大紀元記者張妮編譯報導)谷歌(Google)旗下的人工智能團隊DeepMind所開發的AlphaFold系統日前在世界蛋白質模型預測競賽中排名第一。蛋白質折疊模型的準確預測,對攻克人類多種疾病有重要意義。該團隊開發的圍棋人工智能系統AlphaGo曾在兩年前擊敗所有來自世界各國的人類棋王。

蛋白質折疊(protein folding)是蛋白質獲得其功能性結構和構象的過程。通常蛋白質自然呈能量高效狀態,但有時會出現錯誤。像糖尿病、帕金森氏病、老年失智(Alzheimer』s disease)症等都與蛋白質出錯相關。

如果科學家能從其化學成分準確預測蛋白質的三維構象,就能設計治療各種疾病的新蛋白質,還能解決很多棘手問題,比如分解現在嚴重的塑料污染等。

然而要獲得蛋白質三維構象猶如一個破譯密碼的過程,需要耗費研究者們很長的時間。這種情況下,人工智能往往是人類的好幫手。

由美國常規醫學科學研究所(NIGMS)出資的「結構預測關鍵評估」大賽(CASP)是一年兩次的預測蛋白質折疊結構的奧林匹克賽,吸引著世界各地研究團隊的參與。

在為期數月的競賽期間,組織方每幾天向參加的團隊發去一些氨基酸清單,參與者從這些氨基酸預測蛋白質結構。這些「考題」是近期通過傳統的方法,耗費了大量的人力物力資源才得到的蛋白質結構。

上週末在墨西哥坎昆(Cancun),競賽舉辦方宣佈谷歌的人工智能系統AlphaFold在98個參與團隊中積分排名第一。AlphaFold準確預測了43種蛋白質中25個的結構;排名第二的團隊預測了其中3個。

AlphaFold以其先進的算法,花了兩週時間破譯第一個蛋白質結構,但之後每個只需數小時時間。

英國學術團隊中積分最高的英國雷丁大學(University of Reading)小組的領隊研究員Liam McGuffin說:「預測任何蛋白質折疊形狀的能力很重要,對解決21世紀很多問題有重要作用,對健康、生態、環境和任何生命系統相關的問題都有影響。」

McGuffin還說,包括他們在內很多團隊多年來都在研究人工智能在這個領域的使用,他認為這個領域有望在本世紀20年代征服蛋白質預測問題。◇

責任編輯:朱涵儒

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2018-12-06 3:46 PM
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