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人工智能里程碑 AlphaFold准确预测蛋白质模型

获得蛋白质三维构象犹如一个破译密码的过程,人工智能往往是人类的好帮手。图为肌球蛋白三维结构示意图。(维基百科)

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【大纪元2018年12月06日讯】(大纪元记者张妮编译报导)谷歌(Google)旗下的人工智能团队DeepMind所开发的AlphaFold系统日前在世界蛋白质模型预测竞赛中排名第一。蛋白质折叠模型的准确预测,对攻克人类多种疾病有重要意义。该团队开发的围棋人工智能系统AlphaGo曾在两年前击败所有来自世界各国的人类棋王。

蛋白质折叠(protein folding)是蛋白质获得其功能性结构和构象的过程。通常蛋白质自然呈能量高效状态,但有时会出现错误。像糖尿病、帕金森氏病、老年失智(Alzheimer’s disease)症等都与蛋白质出错相关。

如果科学家能从其化学成分准确预测蛋白质的三维构象,就能设计治疗各种疾病的新蛋白质,还能解决很多棘手问题,比如分解现在严重的塑料污染等。

然而要获得蛋白质三维构象犹如一个破译密码的过程,需要耗费研究者们很长的时间。这种情况下,人工智能往往是人类的好帮手。

由美国常规医学科学研究所(NIGMS)出资的“结构预测关键评估”大赛(CASP)是一年两次的预测蛋白质折叠结构的奥林匹克赛,吸引著世界各地研究团队的参与。

在为期数月的竞赛期间,组织方每几天向参加的团队发去一些氨基酸清单,参与者从这些氨基酸预测蛋白质结构。这些“考题”是近期通过传统的方法,耗费了大量的人力物力资源才得到的蛋白质结构。

上周末在墨西哥坎昆(Cancun),竞赛举办方宣布谷歌的人工智能系统AlphaFold在98个参与团队中积分排名第一。AlphaFold准确预测了43种蛋白质中25个的结构;排名第二的团队预测了其中3个。

AlphaFold以其先进的算法,花了两周时间破译第一个蛋白质结构,但之后每个只需数小时时间。

英国学术团队中积分最高的英国雷丁大学(University of Reading)小组的领队研究员Liam McGuffin说:“预测任何蛋白质折叠形状的能力很重要,对解决21世纪很多问题有重要作用,对健康、生态、环境和任何生命系统相关的问题都有影响。”

McGuffin还说,包括他们在内很多团队多年来都在研究人工智能在这个领域的使用,他认为这个领域有望在本世纪20年代征服蛋白质预测问题。◇

责任编辑:朱涵儒

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2018-12-06 3:46 PM
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