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蛋白质是生命的基石,几乎支持着人体所有功能。同时,蛋白质又是大型复杂分子,由多种氨基酸以不同长度排列迅速折叠组成,蛋白质的作用很大程度上取决于其独特的三维结构。准确预测蛋白质三维结构对生命科学和医学无疑是一大福音,这意味着加快人们对细胞组成部分的理解。
事实上,“蛋白质折叠问题”是生物学中的一大挑战。半个世纪以来,科学家一直在寻找解决蛋白质折叠问题的方法。而现在,这一难题在人工智能技术及深度学习算法协助下逐渐得到突破。
人工智能应用于蛋白质结构的最新进展,能在几天、甚至分钟级预测出具有高置信度的蛋白质结构,这在以前用核磁共振、X射线、冷冻电镜等传统方式测定,要花费数月到数年的时间。
近日,国内人工智能企业天壤宣布,其自研的深度学习蛋白质折叠预测平台TRFold在基于CASP14(2020年第14届国际蛋白质结构预测竞赛)蛋白质测试集的评估中获得82.7/100的成绩,位列全球第二。
“我们通过两年半的时间掌握了蛋白质折叠核心技术,并以此参与到国际最前沿的生物医学领域的应用中,希望能够开辟出一条AI生物学的应用之路。”天壤公司创始人薛贵荣介绍说。
据了解,天壤是研究通用人工智能的公司,专注于自研核心技术,先后在AI围棋、城市级交通调度等领域落地。“基于天壤自主研发的迭代升级神经网络技术,可以大幅降低超大规模网络模型的算力消耗,能够以最小的计算资源,通过渐进式的迭代,获得最佳算法模型。”薛贵荣说。
虽然此前DeepMind公司开源了AlphaFold2的预测模型,然而对于像天壤这样一直投入在该领域的团队而言,开源带来便利的同时,也带来了一定挑战。天壤XLab团队负责人苗洪江认为,假如没有深入探索过程,就无法对不同的方法优势进行量化,也不能将最有价值的创新进行更大范围的应用。需要从头搭建一套自研算法,才能展开后续的工作。 团队通过持续的努力,终于交上了这份优秀的答卷。
蛋白质折叠预测是全方位的创新项目,它覆盖了交叉学科的创新、行业的创新、基础科学的创新以及AI算法和工程能力的创新。
天壤Xlab团队表示,后续将重点挖掘蛋白质与蛋白质相互作用的精准链路,希望对人类疾病的治疗、药物的研制等方向做出贡献。
AI应用于生物科技领域的创新革命正在不断继续。针对未来行业发展,薛贵荣表示,算力和数据也是支撑行业发展的关键要素。未来几年内,将有大量的机构和公司加入到技术创新与生命科学研究的热潮中。(IT分析师 陵锋)