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能够预测蛋白质结构的人工智能

2021.3.22

根据氨基酸序列预测蛋白质如何折叠一直是 50 多年来的科学挑战,但人工智能正在解决这个问题。
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根据氨基酸序列预测蛋白质如何折叠一直是 50 多年来的科学挑战,但人工智能正在解决这个问题。

以深度学习为核心的人工智能技术进步巨大。 2016年,DeepMind的AlphaGo以4胜1负击败了世界顶级围棋选手,使得人类在围棋上不再可能击败计算机。 2017年12月,AlphaZero通过反复与自己对弈,在24小时内达到了国际象棋、将棋和围棋的世界冠军水平,2019年6月,AlphaZero甚至在电子游戏《星际争霸2》中击败了人类。
DeepMind 于 2020 年 11 月宣布推出 Alpha Folding,生物技术领域也正在发生重大变化。Alpha Folding 是一款用于预测蛋白质结构的 AI 程序。
蛋白质由多个键合在一起的氨基酸组成,但它们不是简单的键。蛋白质以复杂的三维方式折叠,这种结构完全改变了蛋白质的功能。预测一串氨基酸如何折叠需要巨大的计算成本。分布式计算项目“Folding@home”使用志愿者计算机和游戏机来产生与超级计算机一样好的结果。
AlphaFold 在 2020 年举行的蛋白质结构预测精度评估(CASP)排名中取得了压倒性的高准确率。在深度学习领域,基于注意力的技术正在引起人们的关注,AlphaFold 也使用了该技术。基于注意力的技术通过关注特定输入来提高学习效率,但 AlphaFold 还根据之前的折叠结果完善了其预测。 AlphaFold 成功预测了导致 COVID-19 的病原体 SARS-CoV-2 的蛋白质结构。

(文/山路达也)

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