新华社斯德哥尔摩10月9日电 科普｜人工智能助力破解卵白质神奇布局暗码——2024年诺贝尔化学奖功效解读
新华社记者郭爽
数十年前，展望卵白质三维布局，和设计全新卵白质为人类所用，被认为是一个不成能实现的胡想。
“30年前，若是能用试验装备解析一种卵白质布局就彻底可以颁发一篇博士论文，由于那是一件极其坚苦的工作，”诺贝尔化学委员会评委邹晓冬9日接受新华社记者采访时说，患上益于本年诺贝尔化学奖获奖功效，人们如今可以设计卵白质，还可经由过程人工智能展望卵白质三维布局，“这是一个很是年夜的革命”。
曾经经不成实现的胡想
卵白质是维持生命的首要年夜份子。它们是组成骨骼、皮肤、头发等组织的基石，是驱动肌肉的马达，是读取、复制以及修复脱氧核糖核酸（DNA）的“机械”，是让年夜脑中神经元随时筹备运转的“泵”，是促成机体免疫反响的抗体，是细胞向外界通报信息的传感器，是调理人体内所有细胞的激素。
卵白质凡是由20种分歧的氨基酸构成。在卵白质中，氨基酸以长链毗连在一块儿，折叠起来形成怪异的三维布局，这对卵白质的功能相当首要。要领会生命若何运作，起首就必要领会卵白质的外形以及布局。
自19世纪以来，化学家就已经领会卵白质对生命进程的首要性。但直到20世纪50年月，跟着研究东西精度的提高，研究职员才起头借助仪器解析卵白质三维布局。到20世纪70年月，研究职员已经经熟悉到，决议卵白质若何折叠的相干信息蕴含在构成卵白质的氨基酸序列中。从当时起，研究职员一直怀有一个胡想，即试图凭据已经知的氨基酸序列展望卵白质三维布局，但这很是坚苦，乃至一度被认为是不成能实现的胡想。
“阿尔法围棋”设计者破解卵白质布局之谜
然而，就在4年前，泛起了一个惊人的突破。2020年，google旗下“深层思惟”公司的德米斯·哈萨比斯以及约翰·江珀提出名为“阿尔法折叠2”的人工智能模子。
哈萨比斯是来自英国的神经学家以及企业家，他是“深层思惟”公司的联合开创人以及首席执行官。他从4岁起头下国际象棋，2009年得到英国伦敦年夜学学院认知神经科学博士学位。他还曾经领衔开发“深层思惟”公司的“阿尔法围棋”法式，该法式在繁杂的围棋游戏中击败世界冠军、韩国围棋选手李世石。
江珀则是“深层思惟”公司高档研究科学家，早年在美国芝加哥年夜学得到理论化学博士学位，研究标的目的为使用机械学习摹拟卵白质折叠。2021年，《天然》杂志曾经将他列进年度“十年夜科学人物”。
“阿尔法折叠2”模子曾经博得有着生物计较领域“奥运会”之称的“卵白质布局展望关头评估（CASP）”角逐，并成为第一个能正确展望卵白质三维布局的机械学习模子。
“阿尔法折叠2”模子胜利解决了科学家苦苦思索了数十年的难题——从氨基酸序列展望卵白质布局，它可以或许展望几近所有已经知的2亿种卵白质的布局。
自问世以来，“阿尔法折叠2”已经被用于海量科学运用中，比方人们用它应答抗生素耐药性、寻觅疟疾等疾病的新疗法等。“阿尔法折叠2”极年夜缩短了人工肯定卵白质布局的时间，展现了人工智能对付科学发明的影响。别的，这项研究将有助于人们更好地领会疾病，并能加快新靶向药物开发。到本年10月，已经有来自年夜约190个国度的200多万人使用了“阿尔法折叠2”法式。
设计全新卵白质斥地无穷可能
天然界中的卵白质种类有限，研究职员但愿建立出新的卵白质种类，使其执行诸如分化有害物资或者作为化学制造业东西等功能。该领域自20世纪90年月末鼓起，美国华盛顿年夜学西雅图分校传授戴维·贝克在该领域取患上突破。他开发的名为Rosetta的软件胜利构建出不是自然存在的全新卵白质。
贝克的研究团队起首提出一个全新布局的卵白质，然后操纵Rosetta计较哪一种氨基酸序列可以天生所需的卵白质。为了验证该软件的胜利率，贝克的研究小组将软件建议的氨基酸序列基因引进细菌，这些细菌出产了所需的卵白质。然后，他们操纵X射线晶体学确认了卵白质布局与他们的设计几近彻底合适。该功效于2003年颁发。
尔后，他的研究小组不竭缔造出一个又一个具备新功能的卵白质，可用于催生新的纳米质料、靶向药物、疫苗研发、微型传感器和更环保的化学产业等，为实现人类福祉斥地了无穷可能。
贝克当天接受德律风采访时说，他得到这一殊荣是站在了伟人的肩膀上。卵白质布局展望真正凸显了人工智能的气力，令人们患上以将人工智能方式运用于卵白质设计，年夜年夜提高了设计的能力以及正确性。