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人工智能助力科学研究

导读:中国著名学者周海中教授曾经预言:随着科技进步,人工智能时代即将到来;届时,人工智能技术将广泛应用到各学科领域,会产生意想不到的效果。如今,越来越多的事实证明了他的这一预言。日前,科研人员借助人工智能技术破解了一个近半个世纪都未解开的蛋白质...

中国著名学者周海中教授曾经预言:“随着科技进步,人工智能时代即将到来;届时,人工智能技术将广泛应用到各学科领域,会产生意想不到的效果。”如今,越来越多的事实证明了他的这一预言。日前,科研人员借助人工智能技术破解了一个近半个世纪都未解开的蛋白质折叠难题。

人工智能助力科学研究  第1张

1972年,美国著名生物化学家、诺贝尔化学奖得主克里斯蒂安·安芬森博士在获奖感言中提出了一个假设来说明酶进行化学合成的可能性。他猜测蛋白质复杂的三维结构是由它的一维结构所决定的,也就是说,由DNA控制细胞内RNA所搭建的特定氨基酸序列,从理论上来讲,应该决定了这类蛋白质拥有怎样的结构。这就是著名的蛋白质折叠结构预测。没想到,这个假设竟成为了生物学界近50年来一个重大难题。

然而,这个重大难题最近却被谷歌Deepmid推出的AlphaFold破解了。AlphaFold在通过氨基酸序列预测蛋白质折叠结构方面,其准确性已经接近于使用X射线晶体学、超低温电子显微镜(cryo—EM)等标准实验方法所解析出的3D结构。该消息一出,立刻被《Nature》、《Science》等多家科学杂志所报道,《Nature》杂志更是直接将其评为:“这将改变一切”。在Deepmind发布的官方推文下,许多科技大佬也纷纷点赞这一重要成果。

人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是计算机科学的一个重要分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、机器学习、语言识别、图像识别、专家系统和自然语言处理等。人工智能从诞生以来,理论和技术日益成熟,应用领域也不断扩大,可以设想,未来人工智能带来的科技产品,将会是人类智慧的“容器”,也可能超过人类的智能。

由于近年人工智能技术快速发展,许多科研领域都获得了广泛应用,并取得了丰硕的成果。例如今年新冠肺炎(COVID-19)疫情期间,广大科研人员借助人工智能抗击新冠病毒,使这一高新技术在抵抗疫情方面发挥了前所未有的能力。前不久,中国的香港理工大学及澳门科技大学研发出能快速诊断新冠肺炎的人工智能系统,只需20秒便能断症,并预测病人病情会否恶化,准确率达90%以上。

又如谷歌的科研人员最近运用人工智能的机器学习能力,将现有天文数据输入“神经网络”。结果,人工智能神经网络发现了银河系中的两颗新行星。其中一颗行星编号为“开普勒-90i”,其所在的恒星系有8颗行星,酷似太阳系;这颗行星比地球稍大,公转一周需要两个星期的时间,是所在恒星系中发现的第三颗岩质行星,而其母恒星比我们的太阳稍大且更热。

有了人工智能技术的相助,今后的科研成果将会越来越多。许多科研人员在这方面作出了自己的贡献,也为这一高新技术落地应用提供了广阔的天地。完全可以相信,在科研人员的努力下和人工智能技术的助力下,我们将迎来更加美好的未来。

文/吴燕(作者单位:新加坡南洋理工大学工学院)