9月1日至3日,全球人工智能領域的行業盛會——2022世界人工智能大會(WAIC)在上海舉辦。近兩年來屢屢傳出重磅新聞的AI蛋白質預測與設計,作為AI領域眼下炙手可熱的細分賽道之一,在大會期間吸睛滿滿,成為與會者熱議的話題之一。

AI蛋白質預測為何如此重要?它是如何興起的?未來又將如何發展?AI蛋白質結構預測與設計界新星分子之心的創始人兼首席科學家、被業界譽為“AI蛋白質折疊奠基人”許錦波教授,2022世界人工智能大會期間在多個分論壇發表演講,回答了行業內外爭相關注的這些問題。

“細胞是構成生命體的基本單位,蛋白質與DNA、RNA一起,組成了細胞中重要的三大分子。其中,蛋白質負責執行功能,蛋白質分子的組成及其折疊結構,則在很大程度上決定了蛋白質所具備并正在發揮的生物學功能?！?月2日晚,在2022世界人工智能大會“滴水湖AI夜話”暨AI開發者創新論壇AI for Science專場活動中,許錦波教授深入淺出地講解了AI蛋白質預測的歷史進程與當下現狀。他表示,蛋白質是大自然壯觀的機器,蛋白質藥物或相關制品,在治療疾病及推動社會生產進步方面,擁有超越想象的廣闊空間。

蛋白質的重要程度和可發展潛力不言而喻,然而如何清晰“理解”蛋白質的折疊結構,卻一直是困擾生物學界的難題。許錦波教授介紹,在過去近半個世紀的時間里,科學家們嘗試了晶體衍射、核磁共振、冷凍電鏡等方法,但始終存在耗時長、花費高、無法保證100%成功等問題。

這一困局一直延續到2016年,直到開發出的基于殘差網絡(ResNet)的RaptorX-Contact 方法,首次證明了深度學習可以大幅提高蛋白質結構預測的精度,從而讓蛋白質結構預測取得了革命性突破。

此后,隨著學界研究的深入,越來越多蛋白質結構預測問題被AI破解,極大推動了生物學創新。而隨著AI與蛋白質結構、功能的預測和設計結合愈加深入,包括醫療、食品、化工、能源、環境工程等相關產業中的應用空間也在逐漸打開。但是,由于蛋白質分子的作用機制極其復雜,即便使用新興的 AI 方法,也仍然存在很多有待進一步探索和解決的問題。

在此背景下,分子之心打造的業界功能完整的 AI 蛋白質預測和設計平臺 MoleculeOS應勢而生,正在為研究界的技術攻關和產業界的工業化落地推進提供助力。9月2日下午,2022世界人工智能大會(WAIC)指導舉辦的2022上海生物計算論壇上,許錦波教授也帶來了MoleculeOS的新研究成果。

圖1.2022上海生物計算論壇

據許錦波教授介紹,MoleculeOS具備全球領先的蛋白質結構及特性預測和蛋白質設計能力。近期,在蛋白質從頭設計、蛋白質優化、抗體重設計、蛋白質以及復合物結構預測、蛋白-蛋白對接、蛋白質側鏈預測、蛋白質功能預測、蛋白質語言模型等關鍵算法和模塊方面,分子之心基于MoleculeOS已開發出十余項 AI 算法,計算結果遠超文獻報道及全世界已公開發表的結果

圖2.分子之心基于MoleculeOS開發出十余項 AI 算法

“MoleculeOS 是分子之心正著力構建的AI驅動的蛋白質設計新引擎,我們希望把它打造成中國生物經濟時代的基礎設施?！痹S錦波教授表示,過去幾年,AI蛋白質結構預測領域取得了巨大的進展,顛覆了蛋白質研究領域的研究范式,挖掘出生物技術的巨大潛力?！拔覀兊哪繕耸窃O計真正有實用價值的蛋白質,驅動生物產業創新發展,釋放生物計算領域新動能?！?/span>

世界人工智能大會被譽為全球人工智能的“科技風向標、應用展示臺、產業加速器、治理議事廳”,歷經五屆已發展為全球人工智能領域影響力巨大的行業盛會。本次大會中AI蛋白質預測與設計的備受關注,以及分子之心帶來的諸多熱議話題,必將為AI生物領域的未來發展帶去更多思考與進一步前行的動力。