所有生命分子一夜皆可AI预测!AlphaFold 3改变人类对生命的理解,全球科学家都能免费使用

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所有生命分子一夜皆可AI预测!AlphaFold 3改变人类对生命的理解,全球科学家都能免费使用

 

文章摘要


【关 键 词】 AlphaFold3生物分子结构预测去噪扩散商业化

AlphaFold 3,由谷歌DeepMind开发的人工智能系统,再次登上了《Nature》杂志,这次带来了重磅升级。AlphaFold 3不仅仅局限于蛋白质结构预测,它能够以前所未有的精度预测所有生命分子的结构和相互作用。这一突破性进展意味着,通过理解生命分子在数百万种组合中的相互作用,人类能够开始真正理解生命的过程。

AlphaFold 3的最大创新之一在于采用了AI绘画中常见的去噪扩散模型,这使得系统能够直接生成每个原子的三维坐标。这一技术的应用,例如在普通感冒病毒Spike蛋白的结构预测中,已经展示了其对冠状病毒更深入理解的潜力。AlphaFold 3还能够准确预测蛋白质和DNA结合的分子复合物,其预测结果与真实结构几乎一致。

AlphaFold 3的预测准确度比现有方法提高了50%,对于部分相互作用类别甚至提高了1倍,成为首个超越基于真实生物分子结构预测工具的AI系统。全球科学家可以通过AlphaFold服务器免费访问使用AlphaFold 3进行非商业研究,尽管功能有所限制。

AlphaFold 3的架构和训练过程都有显著改进,包括简化的遗传特征编码器、新的成对残基关系编码器Pairformer,以及从氨基酸为中心转变为直接预测原子坐标的结构生成器。此外,为了提高预测的准确性,还引入了一种新的交叉蒸馏方法。

尽管AlphaFold 3在多个维度实现了突破,但它并非完美无缺。它在对映异构、自相互作用等方面存在局限性,目前专注于分子结构的静态预测,对动力学行为的刻画不足,对人工合成分子的适用性也有待考证。此外,AlphaFold 3偶尔也会产生错误,例如对无序区域产生幻觉,导致对某些目标的预测准确性降低。

AlphaFold的商业化也在进行中。2021年,谷歌DeepMind成立了Isomorhpic Labs公司,积极寻找AlphaFold的商业化途径。虽然AlphaFold Server提供了免费的服务,但科学家对服务器的访问是有限的,每天只能进行10次预测,且不可能获得可能与药物结合的蛋白质结构。Isomorphic Labs正在使用AlphaFold3与其他制药公司合作开发药物。

审稿人对AlphaFold 3的代码未公开表示关切,认为如果不公布代码,就不会有如此多的科学成果。尽管如此,开源社区已经开始了复现工作,预示着AlphaFold 3的技术可能很快就会被更广泛地应用。目前,《Nature》已经发布了AlphaFold3的论文预印版,供感兴趣的研究者参考。

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【原文作者】 量子位
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