科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出人工智能軟件，該軟件可以制造出可用作疫苗、癌癥治療，甚至是消除空氣中碳污染的工具的蛋白質(zhì)。
這項(xiàng)研究今天發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，由華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院和哈佛大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)。這篇文章的標(biāo)題是“使用深度學(xué)習(xí)搭建蛋白質(zhì)功能位點(diǎn)”。
“我們在自然界中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)是驚人的分子，但設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)可以做得更多，”資深作者、HHMI 研究員、華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)教授大衛(wèi)貝克說。“在這項(xiàng)工作中，我們表明機(jī)器學(xué)習(xí)可用于設(shè)計(jì)具有多種功能的蛋白質(zhì)。”
幾十年來，科學(xué)家們一直在使用計(jì)算機(jī)來嘗試設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)。一些蛋白質(zhì)，如抗體和合成結(jié)合蛋白，已被改編成藥物來對抗 。其他的，如酶，有助于工業(yè)制造。但是一個(gè)蛋白質(zhì)分子通常包含數(shù)千個(gè)鍵合原子。即使使用專門的科學(xué)軟件，它們也難以研究和設(shè)計(jì)。
受機(jī)器學(xué)習(xí)算法如何根據(jù)提示生成故事甚至圖像的啟發(fā)，該團(tuán)隊(duì)著手構(gòu)建類似的軟件來設(shè)計(jì)新的蛋白質(zhì)。“這個(gè)想法是一樣的：可以訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來查看數(shù)據(jù)中的模式。一旦訓(xùn)練，你可以給它一個(gè)提示，看看它是否可以生成一個(gè)優(yōu)雅的解決方案。結(jié)果通常是令人信服的——甚至是漂亮的，”lead 說作者約瑟夫·沃森(Joseph Watson)是華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的博士后學(xué)者。
該團(tuán)隊(duì)使用來自蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫的信息訓(xùn)練了多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該數(shù)據(jù)庫是一個(gè)公共存儲(chǔ)庫，包含來自所有生命王國的數(shù)十萬蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。由此產(chǎn)生的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)甚至讓創(chuàng)造它們的科學(xué)家都感到驚訝。
該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了兩種設(shè)計(jì)具有新功能的蛋白質(zhì)的方法。第一個(gè)被稱為“幻覺”，類似于 DALL-E 或其他基于簡單提示產(chǎn)生新輸出的生成 AI 工具。第二個(gè)被稱為“修復(fù)”，類似于現(xiàn)代搜索欄和電子郵件客戶端中的自動(dòng)完成功能。
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