人工智能（AI）已經(jīng)踏入了諾貝爾獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域。最近誕生了一項(xiàng)讓人產(chǎn)生這種感覺(jué)的研究成果。據(jù)稱，美國(guó)Alphabet（谷歌母公司）旗下的英國(guó)DeepMind公司開發(fā)出了可解決困擾人類長(zhǎng)達(dá)半世紀(jì)的生物學(xué)難題的AI技術(shù)。其中隱含著對(duì)藥物研發(fā)等帶來(lái)革新的可能性。

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入選2020年科研十大成果

擁有全球權(quán)威的美國(guó)《科學(xué)》雜志每年年底都會(huì)公布科學(xué)研究的十大成果。當(dāng)選為2020年成果之一的技術(shù)是DeepMind公司的AI。《科學(xué)》雜志對(duì)這項(xiàng)技術(shù)充滿期待稱，“有助于查明疾病原理和開發(fā)相關(guān)藥物，以及研發(fā)抗干旱的植物和價(jià)格低廉的生物燃料”。

名為AlphaFold的AI能以高精度預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)給人的最大印象是一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其種類和作用多種多樣。蛋白質(zhì)支撐著基本的生命活動(dòng)，比如用眼睛感知光、讓肌肉運(yùn)動(dòng)、把食物變成能量等。

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蛋白質(zhì)由20種氨基酸呈念珠狀連接形成。其功能被形狀所左右，調(diào)查蛋白質(zhì)復(fù)雜立體結(jié)構(gòu)的研究一直都很盛行。雖然使用X光和電子顯微鏡等進(jìn)行研究，但仍需要花費(fèi)幾個(gè)月以上的時(shí)間，而且費(fèi)用巨大。
AlphaFold可在短時(shí)間內(nèi)根據(jù)一維氨基酸排列方式預(yù)測(cè)出蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)。根據(jù)DNA信息，較為輕松地獲知氨基酸排列。據(jù)說(shuō)還可以在幾天內(nèi)推導(dǎo)出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

證明其實(shí)力的是2020年舉辦的“CASP”（蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)）競(jìng)賽。AlphaFold顯示出了毫不遜色于X光分析技術(shù)等的精度，引起震驚。電腦預(yù)測(cè)以前就很盛行，但從未達(dá)到過(guò)如此高的性能。美國(guó)馬里蘭大學(xué)教授約翰·莫爾特贊嘆稱，“這是非常特別的瞬間”。

“為生物學(xué)領(lǐng)域50年來(lái)的難題提供了解決方案”。DeepMind為11月公開的博文加上了這樣的標(biāo)題。1972年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主美國(guó)人克里斯琴·伯默爾·安芬森（Christian Boehmer Anfinsen）提出了“蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)應(yīng)取決于氨基酸的排列”理論，DeepMind公司自豪地表示此次的AI揭開了自那以來(lái)的謎題。

氨基酸構(gòu)成的立體結(jié)構(gòu)理論上有無(wú)數(shù)個(gè)，并且非常復(fù)雜，如果逐一探索，需要的時(shí)間比宇宙年齡（約140億年）還要長(zhǎng)。而DeepMind使用已知的17萬(wàn)個(gè)蛋白質(zhì)的構(gòu)造等作為學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，利用最尖端AI技術(shù)取得了驚人的成果。

DeepMind公司憑借圍棋AI“AlphaGo”聞名世界。2016年，AlphaGo戰(zhàn)勝了世界圍棋冠軍，讓人意識(shí)到AI取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。DeepMind的首席執(zhí)行官（CEO）Demis Hassabis入圍了美國(guó)《時(shí)代周刊》評(píng)選的全球最具影響力100人。

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開發(fā)AlphaFold過(guò)程中起主導(dǎo)作用的是研究蛋白質(zhì)工作原理等、在美國(guó)芝加哥大學(xué)獲得了化學(xué)博士稱號(hào)的John Jumper。在東京大學(xué)松尾豐教授指導(dǎo)下研究AI的今井翔太認(rèn)為，AlphaFold之所以性能出色，是因?yàn)椴粌H學(xué)習(xí)了AI，還學(xué)習(xí)了化學(xué)等領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。

還被應(yīng)用于研究新冠病毒

AlphaFold有望應(yīng)用的領(lǐng)域是新藥開發(fā)。藥物主要靠與疾病有的關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)合來(lái)發(fā)揮作用。如果把藥物與標(biāo)靶蛋白質(zhì)比作鑰匙與鎖孔的關(guān)系，那么迅速掌握蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)將有助于開發(fā)新藥。

在預(yù)測(cè)新冠病毒的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)方面，AlphaFold也有很高的準(zhǔn)確度。日本東海大學(xué)先進(jìn)生命科學(xué)研究所所長(zhǎng)平山令明考慮到罕見(jiàn)疾病等，表示“以前無(wú)從下手的藥物開發(fā)也得以開展”，對(duì)未來(lái)的發(fā)展充滿期待。

但AlphaFold并不是萬(wàn)能的。其可預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的對(duì)象有限，闡明蛋白質(zhì)功能和工作原理還有很長(zhǎng)的路要走。即便如此，研究人員仍對(duì)AlphaFold高度關(guān)注，表示“有利于整個(gè)生物學(xué)的進(jìn)步”（日本東北大學(xué)兼日本學(xué)術(shù)振興會(huì)特別研究員中村司）。

AlphaFold能否給人類帶來(lái)普惠，成為諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)別的技術(shù)？今后還要看它的真正價(jià)值。