蛋白质结构也能预测？看人工智能如何“神机妙算”！

　　人工智能可以完成很多事情——在围棋对弈中战胜柯洁的“阿尔法狗”，我们熟悉的智能算法、自动驾驶、机器写作等都离不开人工智能技术的支持。

　　而这次引发关注的人工智能程序“阿尔法折叠”与“阿尔法狗”一样，同属于人工智能公司“深层思维”。

　　几十年来，根据氨基酸序列确定蛋白质3D形状一直是生物学领域的一大难题。北京航空航天大学教授、结构生物学家、中国生物物理学会科普工委秘书长叶盛介绍，基因与蛋白质之间好像存在着一种一一对应的关系，但是这个对应关系到底是什么？直到今天，科学界仍旧没能在学术上找到公式去描述该折叠过程。

　　面对这样的问题，人工智能可以发挥作用。叶盛表示，现在已经获得的蛋白质结构只有18万个左右，但“阿尔法折叠”通过这18万个结构的一一对应的关系去学习，最终在神经网络里学习到转换的规律，能够准确地预测三维结构。

　　人工智能技术由来已久，也有很多公司在做蛋白质结构预测，而“阿尔法折叠”率先成功的诀窍在于技术与算力积累。

　　叶盛解释：“因为‘深度思维’的背后有谷歌提供的算力支持，所以它是用庞大的算力作为支撑，才能完成2亿多蛋白质结构的预测计算工作。”

　　蛋白质能被设计改造？前路漫漫！

　　蛋白质的3D形状或结构决定了它在细胞中的功能，如今“阿尔法折叠”已预测出超过2亿种蛋白质结构，设计改造蛋白质来调整它的功能似乎逐渐“照进现实”。

　　叶盛介绍，蛋白质改造其实很早以前就有，上个世纪八九十年代，甚至更早，就已经有人在做这方面的工作，但是早期工作主要集中在化工某步骤的生产环节，因此被称为蛋白质工程。

　　近年来，人工设计蛋白质成为新的方向，叶盛说：“我们在尝试，不仅是用人工智能去预测已有蛋白质的结构，在它学习足够多的蛋白质结构的规律后，还要看它有没有可能自己设计出一种新的蛋白质。”

　　虽然目前人工设计蛋白质还处于发展阶段，但它具备很多用途和广阔前景。叶盛表示，如果能够突破蛋白质设计的环节，未来可能给药物的市场带来革命，能够让一些新的药物去解决以前解决不了的疾病问题。

　　明年就能突破？中国蛋白质结构预测已经走到这一步！

　　无论是在蛋白质结构预测领域，还是在人工智能领域，中国经过多年发展都已积累许多科研基础。

　　蛋白质药物是叶盛教授团队的重要研究方向，他介绍，蛋白质药物已成为药物市场上飞速发展的领域，它主要解决的问题往往是一些小分子药物无法解决的一些重大疾病。抗体是分子量非常巨大的蛋白质分子，“我们在尝试通过人工智能算法去设计出相对很小的蛋白质，但同时又能够完成抗体药物的功能”。

　　目前在蛋白质设计领域，国内与国外技术思路不完全一样。叶盛介绍说，像中科大、中科院计算所等单位都投入力量到蛋白质设计的工作中。

　　叶盛也表示：“目前已有一些文章发表在比较有影响力的学术期刊上，我觉得再给一段时间，也许明年，我们可能就能够在这个领域有一个井喷式的发展，涌现出各种各样不同思路的蛋白质设计算法。”