谷歌DeepMind發(fā)布了AlphaFold的新版本，這是一個(gè)變革性的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，可以預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的形狀和行為。

AlphaFold 3不僅更加準(zhǔn)確，而且還能預(yù)測(cè)與其他生物分子的相互作用，使其成為一種用途更廣的研究工具。同時(shí)該公司將在網(wǎng)上免費(fèi)提供該模型的有限版本。

01.谷歌正式發(fā)布AlphaFold 3

從2018年第一個(gè)AlphaFold首次亮相以來(lái)，該模型一直是根據(jù)組成蛋白質(zhì)的氨基酸序列預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的領(lǐng)先方法。

雖然這聽起來(lái)像是一項(xiàng)相當(dāng)小眾的研究，但從分子水平上理解蛋白質(zhì)，就像是它們?cè)谖覀凅w內(nèi)執(zhí)行著幾乎無(wú)窮無(wú)盡的各種任務(wù)，這幾乎是所有生物學(xué)的基礎(chǔ)。

近年來(lái)，AlphaFold和RoseTTaFold等計(jì)算建模技術(shù)取代了昂貴的實(shí)驗(yàn)室方法，加速了多個(gè)領(lǐng)域成千上萬(wàn)研究人員的工作。

DeepMind創(chuàng)始人Demis Hassabis在一次關(guān)于新系統(tǒng)的新聞發(fā)布會(huì)上表示：“每一個(gè)模型都只是前進(jìn)道路上的一步。”

公司曾在去年年底預(yù)告過(guò)這一系統(tǒng)的發(fā)布，但這次是它的正式亮相。各種改進(jìn)和建模技術(shù)使AlphaFold 3不僅更加準(zhǔn)確，而且適用范圍更廣。

蛋白質(zhì)建模的局限之一在于，即使知道氨基酸序列的形狀，也并不意味著一定可以知道它將與哪些其他分子結(jié)合，以及如何結(jié)合。如果用戶想真正利用這些分子做些事情，需要通過(guò)更費(fèi)力的建模和測(cè)試來(lái)找出答案。

Hassabis表示：“生物學(xué)是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，用戶必須了解生物學(xué)特性是如何通過(guò)細(xì)胞中不同分子之間的相互作用而產(chǎn)生的�？梢园袮lphaFold 3視為我們?yōu)榇诉~出的第一步。”

02.強(qiáng)大的模型性能

當(dāng)然，AlphaFold 3能夠模擬蛋白質(zhì)與其他蛋白質(zhì)的相互作用，也能模擬其他生物大分子，其中重要的是DNA和RNA鏈。

AlphaFold 3可以同時(shí)模擬多個(gè)分子，例如一條DNA鏈、一些DNA結(jié)合分子和一些離子。

下面就是這種特定組合的結(jié)果，DNA帶從中間向上，蛋白質(zhì)粘在邊上，離子像雞蛋一樣嵌在中間：

當(dāng)然，這本身并不是科學(xué)發(fā)現(xiàn)。但是，即使要弄清一種實(shí)驗(yàn)蛋白質(zhì)到底會(huì)不會(huì)結(jié)合，或以這種方式結(jié)合，或扭曲成這種形狀，一般也至少需要數(shù)天甚至數(shù)周至數(shù)月的時(shí)間。

在過(guò)去幾年中，研究人員在很大程度上受制于交互建模的缺乏和模型部署的困難。

第二個(gè)問(wèn)題也許是兩個(gè)問(wèn)題中更大的問(wèn)題，因?yàn)殡m然新的建模技術(shù)在某種意義上是“開放”的，但與其他人工智能模型一樣，它們的部署和操作并不一定簡(jiǎn)單。

這就是為什么谷歌DeepMind要提供AlphaFold服務(wù)器的原因，這是一個(gè)完全托管的免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，可用于非商業(yè)用途。

AlphaFold服務(wù)器是免費(fèi)的，而且非常容易使用。用戶只需要一個(gè)谷歌賬戶，然后向它輸入它能處理的序列和類別（提供了一些示例），然后提交；幾分鐘后，工作即可完成，用戶會(huì)得到一個(gè)實(shí)時(shí)三維分子，其顏色代表了模型對(duì)該位置構(gòu)象的信心。

正如上圖所示，色帶的頂端和那些更容易暴露在游離原子中的部分顏色較淺或?yàn)榧t色，表示可信度較低。

當(dāng)被問(wèn)及公開的模型和內(nèi)部使用的模型是否有真正的區(qū)別時(shí)，Hassabis表示：“我們已經(jīng)提供了新模型的大部分功能”，但沒(méi)有正面回答問(wèn)題。

這顯然是谷歌在施展自己的影響力，同時(shí)在某種程度上也將最好的部分留給了自己。

制作這樣一款免費(fèi)的托管工具需要投入大量的資源，對(duì)谷歌來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)昂貴的共享軟件版本。目的是讓全世界的研究人員相信，AlphaFold 3至少應(yīng)該是他們的一把利劍。

正如Hassabis所言，如今人人都在使用計(jì)算工具，但I(xiàn)somorphic卻率先使用了DeepMind的最新模型，并將其與“藥物發(fā)現(xiàn)方面的一些專有技術(shù)”相結(jié)合。該公司已經(jīng)與禮來(lái)公司（Eli Lilly）和諾華公司（Novartis）建立了合作關(guān)系。

不過(guò)，AlphaFold并不是生物學(xué)的全部，它只是一個(gè)非常有用的工具，無(wú)數(shù)研究人員都會(huì)同意這一點(diǎn)。該實(shí)驗(yàn)室正在將AlphaFold這樣的計(jì)算工具應(yīng)用于藥物設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)Isomorphic的Max Jaderberg所說(shuō)的“理性藥物設(shè)計(jì)”。

Hassabis補(bǔ)充道：“我們想一想，這對(duì)Isomorphic Labs的日常工作有什么影響？”

“答案很顯然， 它讓我們的科學(xué)家、我們的藥物設(shè)計(jì)人員能夠在原子水平上創(chuàng)建和測(cè)試假設(shè)，然后在幾秒鐘內(nèi)做出高度準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)。同時(shí)幫助科學(xué)家推理應(yīng)該進(jìn)行哪些相互作用，以及如何推進(jìn)這些設(shè)計(jì)以創(chuàng)造出好的藥物。”

“這與通過(guò)實(shí)驗(yàn)完成這項(xiàng)工作所需的數(shù)月甚至數(shù)年時(shí)間相比，簡(jiǎn)直是天壤之別。”

03.模型發(fā)布存在爭(zhēng)議

雖然很多人會(huì)慶祝這一成就以及像AlphaFold Server這樣的免費(fèi)托管工具的廣泛可用性，但其他人可能會(huì)正確地指出，這并不是開放科學(xué)的真正勝利。

與許多專有的人工智能模型一樣，AlphaFold的訓(xùn)練過(guò)程和基本組成部分，在很大程度上被隱瞞了，而且隱瞞得越來(lái)越多。

雖然發(fā)表在《Nature》上的這篇論文確實(shí)詳細(xì)介紹了它的創(chuàng)建方法，但很多重要的細(xì)節(jié)和數(shù)據(jù)都沒(méi)有公開，這意味著想要使用這個(gè)地球上最強(qiáng)大的分子生物學(xué)工具的科學(xué)家們將不得不在Alphabet、谷歌和DeepMind的監(jiān)視下使用它。

開放科學(xué)的倡導(dǎo)者多年來(lái)一直在說(shuō)，雖然這些進(jìn)步非常了不起，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，公開分享這類東西總是更好的。

畢竟，科學(xué)就是這樣發(fā)展的。事實(shí)上，世界上一些最重要的軟件也是這樣發(fā)展的。

將AlphaFold服務(wù)器免費(fèi)提供給任何學(xué)術(shù)或非商業(yè)應(yīng)用，在很多方面都是非�？犊�的行為。但是，谷歌的慷慨很少是沒(méi)有附加條件的。

毫無(wú)疑問(wèn)，許多研究人員還是會(huì)利用這段時(shí)間，在付費(fèi)之前盡可能多地使用該模型。

中文內(nèi)容由元宇宙之心（MetaverseHub）團(tuán)隊(duì)編譯，如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系我們。

       原文標(biāo)題 : 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域重大突破！谷歌發(fā)布最新AI模型AlphaFold 3，有望徹底改變藥物發(fā)現(xiàn)