【新智元導(dǎo)讀】今天，AlphaFold又讓學(xué)術(shù)界沸騰了。DeepMind官宣,，AlphaFold可以預(yù)測(cè)出2億多個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),，幾乎覆蓋了整個(gè)「蛋白質(zhì)宇宙」。今天,，DeepMind再次引爆學(xué)術(shù)界！AlphaFold能夠預(yù)測(cè)2億多個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)量級(jí)的重大飛躍,。 在未來(lái),，預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)就如同使用「谷歌搜索引擎」一樣簡(jiǎn)單。DeepMind的首席執(zhí)行官Demis Hassabis稱(chēng),，「這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋了整個(gè)蛋白質(zhì)宇宙,，我們已經(jīng)邁入數(shù)字生物學(xué)的全新時(shí)代！」超2億蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),，免費(fèi)用
不可小覷的是,，AlphaFold確實(shí)是學(xué)術(shù)界「海嘯級(jí)」的存在，足以改變?nèi)祟?lèi),。
2021年,，DeepMind開(kāi)源AlphaFold2后，震撼發(fā)布了AlphaFold蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)(AlphaFold DB) ,。當(dāng)時(shí),，98.5%的人類(lèi)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)全被AlphaFold2預(yù)測(cè)出來(lái)了。而現(xiàn)在,，DeepMind正式宣布該數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)從近100萬(wàn)擴(kuò)大到2.14億個(gè)結(jié)構(gòu),，預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)量也提升了200多倍,！幾乎涵蓋了地球上所有已進(jìn)行過(guò)基因組測(cè)序的生物體。據(jù)介紹,，在超過(guò)2億個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)中,，大約35%的結(jié)構(gòu)具有高精度，并且已達(dá)到了實(shí)驗(yàn)手段獲取的結(jié)構(gòu)精度,。80%的結(jié)構(gòu)可靠性足以用于多項(xiàng)后續(xù)分析,。讓人興奮的是，所有蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)都可以通過(guò)谷歌云公共數(shù)據(jù)集 (Google Cloud Public Datasets) 進(jìn)行批量下載,。（https://github.com/deepmind/alphafold/blob/main/afdb/README.md）這次數(shù)據(jù)庫(kù)的更新更是涵蓋了植物,、細(xì)菌、動(dòng)物和其他微生物的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),。另外,，DeepMind也將自身數(shù)據(jù)庫(kù)集成到其他公共數(shù)據(jù)集，像Ensembl,、UniProt 和 OpenTargets都可以使用,。目前，AlphaFold已被廣泛使用,，成為了世界各地成千上萬(wàn)實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)的重要工具,。僅發(fā)布12個(gè)月后，已經(jīng)有190個(gè)國(guó)家/地區(qū)的50多萬(wàn)研究人員訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)AlphaFold DB,，查看了超200萬(wàn)個(gè)結(jié)構(gòu),。科學(xué)家用其推進(jìn)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的研究，諸如瘧疾候選疫苗,、蜜蜂健康,、抗生素抗藥性等等。當(dāng)前公布的這份前所未有的2億多個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),，將幫助我們探索生命科學(xué)的無(wú)盡奧秘。時(shí)至今日,，一提到AlphaFold,，仍舊讓人興奮不已。因?yàn)樗恼Q生成功破解了生物學(xué)持續(xù)50年的重大難題——蛋白質(zhì)折疊問(wèn)題,。還證明了AI可以在幾分鐘內(nèi)以原子精度準(zhǔn)確預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的形狀,！說(shuō)起AlphaFold的發(fā)展歷程，其實(shí)算得上有些年頭了,。很多人可能都不知道,，2016年可以說(shuō)是DeepMind開(kāi)發(fā)AlphaFold萌芽的起點(diǎn)。2016：潛力無(wú)限2016年,，DeepMind的AlphaGo刷爆網(wǎng)絡(luò),。來(lái)自韓國(guó)的世界知名棋手李世石不敵AlphaGo,，讓人們見(jiàn)識(shí)到了AI能做什么。人們也開(kāi)始逐漸意識(shí)到,，AI真的潛力無(wú)窮,。除了圍棋，在未來(lái)還能應(yīng)用在各種各樣的科學(xué)研究中,。也是從這時(shí)開(kāi)始,，DeepMind想嘗試用AI解決蛋白質(zhì)的折疊問(wèn)題。很快,，AlphaGo吸粉無(wú)數(shù)的那一年3月,，DeepMind組建了一隊(duì)人馬，開(kāi)始著手研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)問(wèn)題,。2018：初次亮相2年后,，也就是2018年，生物學(xué)界的「AlphaGo」來(lái)了,。AlphaFold在國(guó)際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)競(jìng)賽（CASP）上首次亮相,，力壓其他97個(gè)參賽者。當(dāng)時(shí),，AlphaFold預(yù)測(cè)出了43種蛋白質(zhì)中25種蛋白質(zhì)的最精確結(jié)構(gòu),。在同一類(lèi)別中排名第二的隊(duì)伍，只預(yù)測(cè)出了3種,。一時(shí)間,，所有人將其為DeepMind在科學(xué)發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的第一個(gè)重要里程碑。2020：一舉奪魁2020年,，DeepMind發(fā)布了AlphaFold軟件的第二個(gè)版本,。第二代AlphaFold的突破在于，通過(guò)預(yù)測(cè)所有原子的3D結(jié)構(gòu),，來(lái)更快更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),。當(dāng)時(shí)，AlphaFold2再一次在CASP大賽上一舉奪魁,。CASP認(rèn)可了AlphaFold的地位,，認(rèn)為這是能夠解決蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)這一挑戰(zhàn)的方案。那年,，AlphaFold2成功解決了蛋白質(zhì)折疊問(wèn)題,，將準(zhǔn)確性提升到了92.4。這一突破表明了人工智能對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的影響,，以及它在解釋和塑造我們的世界的一些最基本領(lǐng)域大幅加速進(jìn)展的潛力,。當(dāng)時(shí)的DeepMind，在全球大約有1000名員工，其中一些是世界頂級(jí)AI專(zhuān)家,，都是來(lái)自牛津,、劍橋、斯坦?；蛘進(jìn)IT的博士, 他們的年薪都在100萬(wàn)美元以上,。雖然錢(qián)花得多，但DeepMind的一位發(fā)言人在當(dāng)時(shí)接受采訪時(shí)表示,，「在產(chǎn)生這些支出的同時(shí),，DeepMind也取得了很多開(kāi)創(chuàng)性的進(jìn)展?！?/span>2021：引爆學(xué)術(shù)圈時(shí)間到了2021年,，在這一年，AlphaFold2的橫空出世,，沸騰了整個(gè)學(xué)術(shù)圈,。不僅谷歌CEO皮猜、馬斯克,、李飛飛等大V紛紛點(diǎn)贊,，連馬普所的演化生物研究所所長(zhǎng)Andrei Lupas都直言：「它會(huì)改變一切?！?/span>2021年7月15日,，DeepMind在Nature上發(fā)表了一篇論文，開(kāi)源了其基于深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的AlphaFold2模型,。論文地址：https://www./articles/s41586-021-03819-2僅開(kāi)源一周后,，DeepMind便官宣發(fā)布AlphaFold數(shù)據(jù)集，向公眾免費(fèi)開(kāi)放,。其預(yù)測(cè)了98.5%的人類(lèi)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),，以及20個(gè)其他被大量研究的生物體的完整蛋白質(zhì)組，其中包括小鼠,、酵母菌和大腸桿菌,，累計(jì)共有36.5萬(wàn)個(gè)結(jié)構(gòu)。一個(gè)月后,，AlphaFold再次登上Nature,，并且上了封面。在文章中,，DeepMind研究人員描述了AlphaFold神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最新更新,。2021年11月17日,，Science雜志公布了2021年的年度科學(xué)突破榜單,，AlphaFold和RoseTTA-fold兩種基于人工智能預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的技術(shù)位列榜首。另外,，AlphaFold還榮登2021年年度Nature Methods封面,，成為本世紀(jì)初的重大科學(xué)突破,。2022：徹底改寫(xiě)生物學(xué)2022年，AlphaFold的數(shù)據(jù)庫(kù)持續(xù)增長(zhǎng),。2022年1月28日,，DeepMind使用EMBL-EBI在AlphaFold蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中添加了27個(gè)新蛋白質(zhì)組（190k+ 蛋白質(zhì)）。2022年7月28日,，DeepMind將AlphaFold蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)從近100萬(wàn)個(gè)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到超過(guò)2億個(gè)結(jié)構(gòu),。自從AlphaFold開(kāi)源后，研究人員探索了新冠組源,，徹底改寫(xiě)了生物學(xué),。十多年來(lái)，分子生物學(xué)家Martin Beck和他的同事一直在試圖拼出世界上最難的拼圖之一：人類(lèi)細(xì)胞中最大的分子結(jié)構(gòu)的詳細(xì)模型,。而AlphaFold2可以根據(jù)基因序列精確預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的3D形狀,，這改變了Beck的工作，也改變了成千上萬(wàn)其他生物學(xué)家的研究,。Beck說(shuō),，「AlphaFold改變了游戲規(guī)則?！?/span>以色列耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)的計(jì)算結(jié)構(gòu)生物學(xué)家Ora Schueler-Furman表示：「這就像一場(chǎng)地震,。你可以在任何地方看到它?！?/span>現(xiàn)在,，AlphaFold熱潮已經(jīng)席卷了生命科學(xué)領(lǐng)域。倫敦大學(xué)學(xué)院的計(jì)算生物學(xué)家Christine Orengo說(shuō):「我參加的每一次會(huì)議,，人們都在說(shuō),，為什么不使用AlphaFold?」DeepMind的首席執(zhí)行官Demis Hassabis表示：一年前，他們開(kāi)源了AlphaFold?，F(xiàn)在,，他們分享了科學(xué)界已知的2億多種蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)。這龐大數(shù)字背后所涵蓋的幾乎是整個(gè)蛋白質(zhì)宇宙,！與此同時(shí),，另一位大佬——谷歌的CEO桑達(dá)爾·皮查伊 (Sundar Pichai)也表達(dá)了對(duì)這份工作的認(rèn)可。他說(shuō)：「從近100萬(wàn)個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到超過(guò)2億個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),，幾乎涵蓋了所有基因組測(cè)序的生物體,，這是一個(gè)巨大的里程碑！」這位號(hào)稱(chēng)美醫(yī)學(xué)界「世紀(jì)醫(yī)生」的Eric Topol,，對(duì)這個(gè)「里程碑」表示贊許：這是AI在生命科學(xué)領(lǐng)域的「大日子」,，超過(guò)2億個(gè)預(yù)測(cè)的3D蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，幾乎囊括了整個(gè)蛋白質(zhì)宇宙！帕特里克·瓦蘭斯爵士（Sir Patrick Vallance）認(rèn)為：這個(gè)「里程碑」,，不僅僅是當(dāng)下的一個(gè)巨大進(jìn)步,，更是為整個(gè)人類(lèi)世界應(yīng)對(duì)未來(lái)的大流行疾病保駕護(hù)航！Ellen Zhong也表示：「這是生物學(xué)新時(shí)代的曙光,！」正如帕特里克·瓦蘭斯爵士（Sir Patrick Vallance）所說(shuō)的那樣：這個(gè)「里程碑」在為整個(gè)人類(lèi)世界保駕護(hù)航,！縱觀AlphaFold的發(fā)展歷程，我們看到,，它已經(jīng)將生物學(xué)帶入了一個(gè)結(jié)構(gòu)豐富的新時(shí)代,。從抗擊疾病到開(kāi)發(fā)疫苗，AlphaFold取得了令人難以置信的進(jìn)展,。過(guò)去,，確定一個(gè)蛋白質(zhì)的3D結(jié)構(gòu)需要數(shù)月或數(shù)年，而現(xiàn)在只需要幾秒鐘,。Demis Hassabis稱(chēng),，「AlphaFold已經(jīng)成為世界各地實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)中成千上萬(wàn)名科學(xué)家的重要工具，從對(duì)抗疾病到解決塑料污染,，AlphaFold已經(jīng)對(duì)我們面臨的一些最大的全球挑戰(zhàn)產(chǎn)生了難以置信的影響,。」這個(gè)生物學(xué)新時(shí)代的曙光,、這個(gè)令人振奮的里程碑,，相信在未來(lái)，會(huì)幫助更多的科學(xué)家們開(kāi)展更多有價(jià)值的工作,，為科學(xué)發(fā)展,、為人類(lèi)社會(huì)造福！https://www./blog/alphafold-reveals-the-structure-of-the-protein-universe
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