科技日報記者 代小佩

4月21日，2022《理解未來》首期科學講座——“AI+蛋白質(zhì)結構和功能預測”在線上舉行。在本次講座上，未來論壇理事、北京大學李兆基講席教授謝曉亮，中國工程院院士、鵬城實驗室主任、北京大學博雅講席教授高文，美國芝加哥豐田計算技術研究所教授、北京大學客座教授許錦波，聚焦AI+生命科學，分享前沿學術成果。

在主題演講環(huán)節(jié)，高文圍繞云腦II：AI for Science智能算力，以及鵬城·扁鵲大模型等最新科研成果進行分享。他介紹，為了讓AI為科學問題服務，首先要打造先進自主的云態(tài)智能算力平臺，支持大規(guī)模開源、開放和模型共享。他指出，鵬城云腦II已建設成為首個國產(chǎn)自主的E級AI算力平臺，并形成了自主AI基礎軟件棧、AI 算法流水線，高性能并行計算等一系列支撐架構。

在AI賦能生命健康領域，鵬城實驗室正在開展建設的鵬城·扁鵲大模型通過依托鵬城云腦大裝置構建橫跨基因和表型的多模態(tài)知識圖譜、預訓練模型和高精度生理生化仿真模型等，通過對人體生命組學大數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)感知融合分析建模，最終服務生命健康領域的基礎研究、推動健康醫(yī)療。

許錦波分享通過使用人工智能，顛覆蛋白質(zhì)結構預測，改變分子生物學研究范式的突破。他指出，由于蛋白質(zhì)是由二十種天然氨基酸組成，通過原子間相互作用形成穩(wěn)定的三維構象，因此，準確測定蛋白質(zhì)三維結構對理解蛋白功能非常重要。

在技術上，過去，科學家通過使用晶體衍射、核磁共振、冷凍電鏡等實驗技術，來測定原子的三維坐標，但這些技術通常存在耗時長、花費高、無法保證100%成功的問題。傳統(tǒng)的結構預測方法基于能量最小化，需要大量的計算資源，成功率很低，而深度學習技術可以從同家族蛋白的演化關系中學習并預測殘基間的相互作用關系，對于蛋白質(zhì)結構預測領域起到非常關鍵的作用。

“通過使用人工智能，我們顛覆了蛋白質(zhì)結構預測，甚至改變了很多分子生物學家的研究范式，很多人開始使用預測的結構去分析蛋白質(zhì)功能?！痹S錦波指出，目前該領域還面臨一些未解決的問題，比如當一個家族里只有一個孤兒蛋白的時候，還有蛋白質(zhì)的復合物，現(xiàn)有方法準確度還不太理想?！拔覀兿Ｍ麥蚀_預測蛋白質(zhì)在某種特定條件下的結構，和多肽、核酸的相互作用，以及預測突變對蛋白質(zhì)結構功能的影響?！痹S錦波表示。

在前瞻對話環(huán)節(jié)，與會學者圍繞“AI for Science及AI+生命科學的未來十年”“ AI+生命科學目前面臨的主要挑戰(zhàn)”“如何促進交叉學科的融合發(fā)展”以及“產(chǎn)業(yè)角度的應用路徑和價值”等議題展開對話。

高文指出，AI在未來十年的生命科學發(fā)展當中，將大有用武之地。例如：人類對于基因組學的分析，哪些片段具有哪些功能？哪些片段的突變會為人類健康帶來怎樣的影響？只要獲取到足夠多的數(shù)據(jù)，就可以通過AI進行計算、分析，并給出藥物、飲食方面的建議，提高人們的生活質(zhì)量。

高文還表示，在小分子藥物設計領域，AI也將發(fā)揮關鍵作用。以往，藥物成分大多從自然界中提取，而AI賦能后，蛋白質(zhì)結構和功能得以高效測定，可以針對某些蛋白對癥治療，并通過生成或設計蛋白質(zhì)結構制作藥物。預計，通過AI算法以及數(shù)據(jù)模型的不斷演進，該領域十年內(nèi)就會實現(xiàn)突破。

談到AI+生命科學的產(chǎn)業(yè)應用價值，許錦波表示，目前AI for Science的產(chǎn)業(yè)化環(huán)境很好，特別是AI for BioTech。國家在AI for BioTech領域非常重視，投資機構也非常支持硬科技領域的早期、長期投資。而從產(chǎn)業(yè)角度來講，由于AI在生物制藥領域為各個環(huán)節(jié)賦能，幫助行業(yè)提升了效率與準確度，因此AI在該領域的產(chǎn)業(yè)化也具有很好的前景。

許錦波稱，根據(jù)美國公布的一份報告顯示，通過AI的參與，蛋白質(zhì)工程的效率提高了1倍，抗體設計的時間縮短了1倍。他相信，未來AI的賦能還將幫助整個行業(yè)實現(xiàn)更多突破。

謝曉亮表示，AI for Science目前的關注度很高，接下來要在細分領域中找到突破口，這就需要AI不斷驗證、優(yōu)化和迭代，從而為基礎研究賦能，實現(xiàn)底層突破。另外，在生命科學領域，需要AI加強對生命過程的理解，也需要生命科學家理解AI可以做什么，當他們在一起產(chǎn)生碰撞才有可能以問題為導向，才可以真正運用AI解決重要的生物醫(yī)學問題。

關鍵詞： 生命科學