人类|没错,战胜柯洁的AI,已经开始解决困扰科学家50年的生物难题
2017年5月,一场举世瞩目的人机大战正式打响,围棋界人类世界第一的柯洁迎接人工智能AlphaGo的挑战。双方大战了三场,最终AlphaGo三战全胜,在围棋领域攻克了人类的最后一道防线。
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毫无疑问,人工智能已经逐渐走进我们的生活,并且在很多领域大有替代人力的趋势。你可能会好奇:人工智能再会下围棋又能怎么样?实际上,下围棋只是对人工智能的一次测试和展示。凭借着强大的机器学习能力和运算能力,它们能够大展才华的空间将会非常广阔。
这不,隶属于Google的DeepMind公司不仅开发了AlphaGo攻克了围棋,还开发了Alphastar攻克了电竞,不止一次用他们开发出惊人的神经网络让全世界人叹为观止。如今,这家总部位于英国的公司,又开始进军生物医学领域,甚至攻克了科学家们认为人力还需要几十年才能拿下的难题,那就是蛋白质折叠的问题。
大约在50年前,科学家们就开始思考蛋白质如何构建其复杂的三维结构的。
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我们知道,氨基酸是蛋白质的最基本单元,它们之间的结合会形成肽链,而肽链本身或者通过结合就能形成蛋白质。由肽链构成的蛋白质会从无规则的卷曲状定向折叠为特定的结构,从而实现生物体所需要完成的功能。而这个折叠过程,一直是科学家们非常好奇的问题。
然而生物体和蛋白质的复杂程度无愧于宇宙奇迹的称号,其中可能出现的情况是一个天文数字,研究人员甚至曾经悲观地认为:如果想要对所有可能的分子排列进行计算的话,花费的时间可能都已经超过了宇宙的年龄。
即便如此,科学家们也没有知难而退,反而选择了迎难而上,因为一旦成功了解了蛋白质折叠的方式,将会给人类带来巨大的好处。凭借着对蛋白质折叠方式的破解,科学家未来将可以更快地研发一些药物,也可以更高效地进行疾病建模。因此,这项研究给人类带来的利益不可限量。
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科学家们深知其中的好处,所以即使面临着重重困难,他们依然坚持不懈地进行着这项研究。
上个世纪90年代,科学家们展开了一项名为蛋白质结构预测关键评估(Critical Assessment of protein Structure Prediction,CASP)的项目,其主要目的就是通过挑战赛的模式,促进科学家们设计出一套能够预测蛋白质折叠的复杂系统,解决这个困扰了人类数十年的难题。
如今,在科学家们还艰苦卓绝进行研究和分析的时候,DeepMind公司开发的人工智能系统——AlphaFold已经取得了重大的突破。它以前所未有的精确度,完成了对蛋白质三维结构的预测,替科学家们完成了一次重大成果。人工智能向世界证明:我不仅游戏玩得比你们好,科研也碾压人类!
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来自马里兰大学的John Moult是CASP的联合创始人,他对此评价说:“关于蛋白质如何折叠的问题,我们已经被困扰近50年的时间了。我个人为了这个问题耗费了大量心血,这么多年以来不断地暂停和重启,甚至都不知道能否完成这项工作。如今看到DeepMind提供了一个解决该问题的方案,的确是一个非常特殊的时刻。”
和AlphaGo分析了大量人类对弈后学习围棋技术去挑战柯洁一样,AlphaFold也是通过机器学习的方式完成这项工作的。研究人员给它输入了包含约17万个蛋白质结构的数据库以供学习、分析,然后去参加了今年的CASP挑战赛。
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