DeepMind联合创始人德米斯·哈萨比斯:AI模拟蛋白质折叠的潜力与挑战  第1张

在广阔的科学领域里,蛋白质折叠之谜就像一个关键而神秘的宝藏。它蕴含着无尽的潜力,却也布满了重重挑战和未知,因此吸引了众多科学家持续深入探究。

游戏中的蛋白质折叠

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曾有一款独特的游戏,玩家在游戏中可以折叠氨基酸链形成蛋白质形态。令人感到意外的是,即便玩家对生物学一无所知,也能轻松操作。这说明从这一新颖的视角研究蛋白质折叠是可行的,公众也能通过娱乐方式参与到与专业科学研究相关的探索之中。这也暗示着蛋白质折叠的过程可能蕴含着一些直观且易于掌握的规律,有待人们深入发掘。

这只是初步的趣味尝试,真正的科学研究要复杂得多。迄今为止,尚未有完全通过游戏途径获得的、真正实用且权威的科学发现。

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蛋白质的多样性与安芬森教条

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地球上已知的蛋白质形态多达数亿种,每一种都有其独特的功能。这种多样性之复杂,简直可以比作浩瀚的宇宙星辰。安芬森的教条指出,通过氨基酸序列可以预测蛋白质的形状,这为解决蛋白质折叠难题提供了一种理论上的可能性。

在实际操作过程中,诸多难题如同巍峨的山峰一般横亘。氨基酸序列如何精确地组合成不同的形态,这一机制颇为复杂,难以解开。同时,我们缺少足够的手段和技术基础来践行安芬森的原则。

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计算派的探索与困境

科学家们运用计算技术,在虚拟空间中搭建模型,制定算法,比如研究原子间的相互作用。上世纪90年代,他们组建了一个团队,实验者和计算者携手共进,这个名为CASP的团体,成了计算方法的试验基地。

然而,早期的计算模型渐渐与实际情况不符。尽管预测计算看到了一线希望,但其准确性仍不足以实际应用。再者,共同进化预测需要大量的蛋白质对比,而实验者提供结构数据的速度跟不上计算者的需求,这严重制约了计算派的发展。

罗塞塔算法的里程碑意义

科学家提升了共同进化的预测精度,随后诞生了罗塞塔算法。这一算法增强了蛋白质结构预测的精确性。这标志着在深度学习出现之前,该领域的一个重要进展。

罗塞塔算法的进步依赖于实验数据。当实验数据不足时,其发展会遇到阻碍。它只能在数据资源丰富时持续改进。一旦数据支持缺失,其发展便会变得极为困难。

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深度学习与蛋白质研究

谷歌的加入使得基于生物学的深度学习技术得以攻克蛋白质折叠的难关。得益于海量的结构数据,算法得以训练,为深度学习带来了新的发展契机。

深度学习虽然能识别氨基酸序列的折叠方式,但尚未揭示蛋白质折叠过程中的秘密,无法让人明白其背后的物理规律和生命机制的真相。

protein设计与发展方向

在新药研发过程中,我们需要创造自然界中不存在的蛋白质,这被称为“逆蛋白质折叠”难题。生物学家在此扮演着多面且关键的角色,当前的研究趋势是深入探究原始环境中的蛋白质特性。

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现在离真正清晰理解还差得很远,其间障碍重重,科学探索的路还很长。就好比锁与钥匙,目前两者难以精确对应,亟需开发出新一代的模型。

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