谷歌人工智慧創造奇蹟,生物學上最大的謎團之一基本被破解

2020-12-23 騰訊網

人工智慧,亦稱機器智能,指的是由人研發製造出來的機器所展現出的智能。業界認為,現今很多只能由人類勝任的職業將逐漸被人工智慧取代。

人工智慧的研究具有高度技術性和專業,所涉及的範圍其實非常廣泛。當前,人工智慧的核心問題包括建構能夠跟人類似甚至遠超人類的推理、知識、規劃、學習、交流、感知、移物、使用工具和操控機械的能力等。迄今為止,弱人工智慧已經取得了初步成果,在諸如圖像識別、語言分析、棋類遊戲等單方面的能力達到甚至超越了人類的水平。而人工智慧的通用性,意味著能解決上述問題的是一樣的人工智慧程序,無須重新開發算法便可直接應用現有的人工智慧完成任務,與人類的處理能力相同,但是,開發出具備思考能力的強人工智慧還需要一段相當長的時間。

有朝一日,人類通過不懈努力,真正創造出了比人類自身還要聰明能幹的強人工智慧之後,世界將會怎樣,恐怕誰也不知道。當然,話說回來,現在討論強人工智慧還為時尚早。

日前,總部設在倫敦、且已被美國谷歌公司收購的人工智慧公司DeepMind稱,他們的人工智慧AI基本上破解了當今生物界最大的謎團之一——半個世紀以來,預測一種蛋白質如何摺疊成特有的三維形狀一直令科學家們倍感困惑。當醫學界更好地理解和預測蛋白質形狀,對未來新藥的開發將起到關鍵性的作用。DeepMind此次取得的科技進步,可望加速醫學界對包括新冠病毒等一系列疾病的研究。

DeepMind預測的軍團菌病細菌的蛋白質模型

例如,一些來自美國的獨立科學家表示,DeepMind系統對蛋白質形狀預測的準確性可以跟那些昂貴和耗時的實驗室方法相媲美。加利福尼亞大學戴維斯分校的克雷什塔夫維奇博士是科學評審團成員之一,他形容DeepMind取得的這一成就「非常出色」。克雷什塔夫維奇表示,快速和準確地弄清蛋白質的形狀有著徹底改變生命科學的潛能。

而根據此新聞,人們不僅再度感受到人工智慧在應用上的價值和無比巨大的潛力,也可以舉一反三,思考未來的人類與人工智慧將怎樣共處一世……

1,要了解疾病和找到新治療手段就要研究蛋白質,但人類以現有的科技,僅僅是破解一種蛋白質的形狀就需要數年的時間和昂貴的儀器設備

眾所周知,蛋白質存在於所有生物體中,是細胞生存的基礎。它們在生命必不可少的化學過程中發揮著核心作用。蛋白質由胺基酸按一定順序結合形成的多肽鏈組成,它們以無數方式摺疊成各種精緻形狀,而這是它們在身體中發揮重要角色的關鍵所在。許多疾病都與蛋白質所扮演的角色有關,比如,它們可以成為催發化學反應的酶、抗擊疾病的抗體或是作為化學信使的荷爾蒙胰島素等。

與受體相結合的蛋白質

美國馬裡蘭大學的莫爾特博士是科學評審團的主席。他解釋說,這些蛋白質分子哪怕是微小的重新組合排列都會對人們的健康產生災難性的影響。因此,要了解疾病和找到新治療手段就要研究蛋白質。莫爾特進一步解釋,僅人類蛋白質就有成千上萬種,其他物種的蛋白質更是多達幾十億,包括細菌和病毒的蛋白質。而目前人類只是試圖破解一種蛋白質的形狀就需要數年的時間和昂貴的儀器設備。

2,DeepMind的人工智慧系統在預測蛋白質的形狀上表現出色,人工智慧的學習速度也異常驚人

1972年,美國生物學家克裡斯蒂安·安芬森曾因為對胺基酸序列與生物活性構象之間關聯的研究獲得諾貝爾獎。安芬森認為,應該有可能根據蛋白質的組成成份胺基酸的序列來確定蛋白質的形狀。

自那以後,每兩年全球20多個國家的幾十個研究團隊都會嘗試讓電腦通過胺基酸序列來預測大約100種蛋白質的形狀。與此同時,生物學家們在實驗室中則使用諸如X射線晶體學和核磁共振光譜法等傳統技術確定蛋白質的三維結構,以了解蛋白質分子中每一原子的相對位置。之後,由科學家組成的專門CASP小組,對這些團隊用電腦所預測的蛋白質三維結構與使用實驗室方法得出的三維結構結果進行比較。

經CASP評審小組使用從0-100的測量方法對各團隊預測結果的準確性進行對比,DeepMind的人工智慧AlphaFold獲得了90分,與實驗室預測結果相當。在最新一輪預測結果中,AlphaFold所預測的三分之二蛋白質形狀準確性與實驗室結果一致,另外一些預測結果雖然得分也很高,但準確性沒有達到相同水平。

AlphaFold採用深度學習算法,來學習和研究全球資料庫中所保存的已知蛋白質的三維形狀,這些摺疊蛋白質的結構以空間圖的方式呈現。當然,毫無疑問的是,人工智慧的學習速度異常驚人,它只需要用幾天的時間就能達到實驗室幾十年的研究水平。

明確了蛋白質的三維結構對於人類開發新藥以及了解包括癌症、失智症以及傳染性疾病至關重要。以新冠病毒為例,科學家一直在試圖研究新冠病毒表面的刺突蛋白是如何與人類細胞中的受體相互作用的。

倫敦大學學院的馬丁教授表示,了解蛋白質序列如何摺疊成三維形狀其實是生物學最基本的問題之一。他解釋說,蛋白質的功能完全取決於它的三維結構形狀,而蛋白質功能則關係著我們健康與疾病的一切。

因此,了解了蛋白質的三維結構有助於人們設計新藥、防治疾病,無論是遺傳疾病還是感染疾病。

3,蛋白質摺疊成三維結構堪稱是生物學上最大的謎團之一,人工智慧可望派上大用場

歐洲生物信息研究所桑頓教授表示,蛋白質摺疊成獨一無二的美麗三維結構堪稱是生物學上最大的謎團之一。她解釋說,如果能更好地了解和預測蛋白質結構就意味著人類將能更好地了解生命、進化以及疾病和健康等問題。

接下來,更多的科學家希望能檢測這些數據以確定人工智慧方法到底有多準確、多細緻。

目前,人類對蛋白質的知識仍存在缺口,包括多種蛋白質如何組合到一起,以及蛋白質如何與其他分子,例如脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)相互互動。

克雷什塔夫維奇博士表示,現在基本上解決了單一蛋白質的結構問題,它為未來找到蛋白質複合體結構形狀的新方法打開了一道大門。事實上,正是這些眾多蛋白質複合體的共同作用才形成了生命的主要機制以及其他功能。

(我為科技狂整理)

相關焦點

  • 谷歌人工智慧再次創造奇蹟,生物學上最大的謎團之一基本被破解
    有朝一日,人類通過不懈努力,真正創造出了比人類自身還要聰明能幹的強人工智慧之後,世界將會怎樣,恐怕誰也不知道。當然,話說回來,現在討論強人工智慧還為時尚早。日前,總部設在倫敦、且已被美國谷歌公司收購的人工智慧公司DeepMind稱,他們的人工智慧AI基本上破解了當今生物界最大的謎團之一——半個世紀以來,預測一種蛋白質如何摺疊成特有的三維形狀一直令科學家們倍感困惑。當醫學界更好地理解和預測蛋白質形狀,對未來新藥的開發將起到關鍵性的作用。
  • 人工智慧在生物學上的重大突破,比肩DNA的發現,或徹底改變醫學
    DeepMind可能剛剛攻克了生物學領域最大的挑戰之一。一個可以與DNA雙螺旋結構的發現相媲美的發現。它可能永遠改變生物醫學、藥物發現和疫苗開發。乍一看,遊戲的實際成就遠沒有那麼吸引人。DeepMind強大的人工智慧算法之一AlphaFold利用其深度學習能力預測蛋白質的三維形狀,精確到一個原子的寬度。
  • 生物學界最大的謎團之一被AI破解,活久見?-虎嗅網
    11月30日,一條重磅消息引發了科技界所有人的關注:谷歌旗下人工智慧技術公司DeepMind提出的深度學習算法「Alphafold」破解了出現五十年之久的蛋白質分子摺疊問題。在過去50年裡,蛋白質摺疊一直是生物學領域的重大挑戰。DeepMind的AlphaFold讓人類在這一問題上取得了重要突破。在今年的國際蛋白質結構預測競賽CASP中,DeepMind開發的AlphaFold最新版本擊敗了其他選手,在準確性方面比肩人類實驗結果,被認為是蛋白質摺疊問題的解決方案。
  • 谷歌人工智慧首次破解圍棋比賽:完勝歐洲冠軍
    人工智慧挑戰圍棋有多難?  計算機和人類競賽在棋類比賽中已不罕見,在三子棋、跳棋和西洋棋等棋類上,計算機都先後完成了對人類的挑戰。但對擁有2500多年歷史的圍棋而言,計算機在此之前從未戰勝過人類。圍棋看起來棋盤簡單、規則不難,縱橫各19九條等距離、垂直交叉的平行線,共構成19×19(361)個交叉點。
  • 擊敗李世石的AI公司,又研發出生物版「阿爾法狗」:破解50年生物學...
    當地時間11月30日,谷歌旗下的人工智慧公司DeepMind宣布,其研發的AI系統AlphaFold成功解開了一個困擾人類長達50年之久的生物學難題——「蛋白質摺疊問題」。這一驚人的成果立刻引發了關注。
  • 蛋白質3D結構可用AI解析 生物學界最大的挑戰有望破解
    圖片來源:DeepMind 本報訊生物學界最大的挑戰之一——蛋白質三維結構解析如今有望被破解。藉由深度學習程序AlphaFold,谷歌旗下人工智慧公司DeepMind能夠精確預測蛋白質三維形狀。 如果把生物體比作工地,那麼蛋白質就是工地上的磚頭。
  • 重磅| 福布斯深度專訪Jeff Dean——谷歌人工智慧背後的大腦
    在這篇涉及範圍廣泛的訪談中,Jeff Dean 描述了他在谷歌的多種角色、該公司的人工智慧願景、他對谷歌作為科技巨頭的同時又如何保持創業精神上的想法,等等眾多主題。Jeff Dean 在獲得華盛頓大學計算機科學博士學位的三年之後(1999 年)加入了谷歌公司,成為了該公司最早的員工之一。
  • 顏寧等點評:AI精準預測蛋白質結構,結構生物學何去何從?
    返樸溯源守拙·問學求新12月1日,谷歌旗下的DeepMind公司宣布,其新一代AlphaFold人工智慧系統在國際蛋白質結構預測競賽(CASP)上擊敗了其餘的參會選手,精確預測了蛋白質的三維結構這些人力和計算資源上的差別是谷歌DeepMind這樣的工業研究機構比起學術界在攻關科學或者工程問題上的最大優勢。當然,學術界在蛋白質結構預測這麼多年的積累,也給AlphaFold2的成功奠定了基礎。我自己很高興他們取得了這麼大突破。這個工作首先證明了蛋白質結構預測問題是可以被解決的。
  • 谷歌的人工智慧越來越可怕了
    谷歌的人工智慧在徵服人類的道路上,遠不是學會走路這麼簡單。谷歌的程式設計師們在下一盤大棋。在過去的幾年時間裡,谷歌一直在嘗試人工智慧在不同領域的應用和創新。最被大家熟知的就是,之前在圍棋大戰中戰勝柯潔的「阿爾法狗」了。在最新的人工智慧實驗中,谷歌的「Deepmind」再次像世人展示它強大的學習能力——它學會了走路,甚至跑酷。
  • 人工智慧真能讓人起死回生嗎
    最新的一個,是一家位於美國洛杉磯的科技初創公司Humai,Humai稱,藉助人工智慧和納米科技,30年後,「復活」的奇蹟將會顯現。2015年9月,「重慶女作家杜虹冰凍大腦等待50年後復活」的新聞讓輿論譁然。杜虹去世後,遺體被運往位於美國洛杉磯的Alcor(全球最大的冷凍人體研究機構之一)總部進行分離,之後頭部將會保存在-196℃的液氮環境特殊容器中,等待未來科技的復活。
  • 取代谷歌 reCAPTCHA,hCaptcha 成最大獨立驗證碼服務
    通過吞併谷歌 reCAPTCHA 大部分市場份額,hCaptcha 的市佔率已達到 15%。hCaptcha 較之於谷歌 reCAPTCHA 的最大優勢在於隱私保護。CAPTCHA(驗證碼,全稱為「全自動區分計算機和人類的圖靈測試」)是用來區分人類和計算機惡意自動註冊程序的一串字符。2009 年 9 月,為了降低真實用戶辨認 CAPTCHA 的難度,谷歌收購 reCAPTCHA。
  • AI出奇蹟!人工智慧創造出世界首項體育運動,還充滿享受、包容精神
    大力出奇蹟,AI也在出奇蹟。足球、籃球、橄欖球如果都不能給你帶來新鮮感,那麼人工智慧創造的體育運動要不要了解一下?這不,AI終於把自己無窮的能力觸及到了創造一項全新運動中了。有沒有想過有朝一日,讓電腦AI也參與創造一項運動?設計機構AKQA終於推出了Speedgate,這也是人工智慧參與創造設想的第一項人類體育運動。
  • 【彩市趣問】谷歌AlphaGo能破解彩票頭獎號碼?
    近日,谷歌開發的人工智慧系統AlphaGo正式開始挑戰世界圍棋冠軍李世石,引起舉世關注,有評論說這是人類尊嚴的最後一戰
  • 任性360Vulcan團隊攻破Chrome 為何他們總能創造奇蹟?
    北京時間3月17日,從加拿大溫哥華傳來捷報,在本年度的世界黑客大賽Pwn2Own上,360 Vulcan Team成功攻破了賽事公認的最高難度——谷歌Chrome瀏覽器,並獲得系統最高權限。這是中國安全團隊在世界黑客大賽歷史上首次攻破Chrome。而在此前,360 Vulcan Team首次參加Pwn2Own就成為亞洲第一支攻破IE的團隊,為什麼創造奇蹟的總是他們?
  • 不只有阿爾法狗,谷歌的人工智慧已經非常非常可怕了!
    然而圍棋和讀唇術,僅僅只是谷歌人工智慧的冰山一角,它們現在已經琴棋書畫樣樣精通。據說谷歌人工智慧畫出的這副畫拍出了8000美元。。自主寫詩,同樣也可以完成▼而這些還不是全部!谷歌的人工智慧已經滲透進英國的醫療體系,幫助醫院提高臨床效果,病人安全性。同時在編程方面,它已能進行一些簡單的編程,未來要取代初級編程工作。▼
  • 谷歌人工智慧能否打敗世界圍棋冠軍 就看這個人了
    哈薩比斯是一位西洋棋大師,也是一位視頻遊戲設計師,他創辦的人工智慧創業公司DeepMind在2014年被谷歌以6.25億美元的價格收購。他出生於一個移民家庭,擁有劍橋大學和倫敦大學的計算機科學和認知神經科學學位。
  • DeepMind的蛋白質摺疊AI解決了50年來的生物學重大挑戰
    編·譯作者 | 王建民科學家們表示,谷歌用於預測蛋白質3D形狀的深度學習計劃有望改變生物學。前言蛋白質是生命的基石,負責細胞內發生的大部分事情。DeepMind公司的John Jumper說,在沒有調用人工智慧的第二步中,AlphaFold使用這些信息來提出蛋白質應該是什麼樣子的 "共識 "模型,他是該項目的領導者。該團隊試圖以這種方法為基礎,但最終還是碰壁了。因此,它改變了策略,並開發了一個人工智慧網絡,該網絡納入了關於決定蛋白質如何摺疊的物理和幾何約束的額外信息。
  • 谷歌:煩惱很大|美國_科技|谷歌|反壟斷法|微軟|創造一下|川普
    20年來最大規模反壟斷制裁,正給業績逆境中的谷歌增添新煩惱。20年來最大規模的反壟斷制裁大錘正砸向谷歌。北京時間10月21日,美國司法部聯合11個州的檢察長正式起訴谷歌違反《謝爾曼反託拉斯法》(美國反壟斷法)。美國司法部副部長傑弗裡·羅森直言此次對谷歌採取的司法措施,和1974年AT&T反壟斷案及1998年微軟反壟斷案如出一轍。
  • 人工智慧「世界盃」落幕,360為何能力壓谷歌微軟奪冠?
    據悉在本次挑戰賽中,360人工智慧研究院與新加坡國立大學(NUS)團隊合作提出的「DPN 雙通道網絡+基本聚合」深度學習模型均取得了最低的定位錯誤率,分別為0.062263和0.061941,刷新世界紀錄,力壓一直在此項任務中保持世界領先地位的谷歌、微軟、牛津大學等諸強奪冠。
  • 顛覆生物學!AlphaFold成功預測蛋白質結構
    原文作者:Ewen Callaway科學家認為,谷歌預測蛋白質3D結構的深度學習程序將顛覆生物學。谷歌旗下人工智慧(AI)公司DeepMind的一個AI網絡朝著解決生物學領域最大的挑戰之一邁出了一大步,這裡的挑戰是:根據一個蛋白質的胺基酸序列來確定它的3D結構。