使用先进的机器学习技术，它可以在几分钟内以接近实验的精度预测蛋白质结构
AlphaFold 2 是由 Google DeepMind 开发的人工智能系统，它破解了曾经被认为是生物学中无法克服的问题
Google DeepMind 的两名研究人员因其在蛋白质预测和设计方面的革命性工作而被授予 2024 年诺贝尔化学奖，这是一项开创性的公告，强调了人工智能在科学研究中的变革力量。
“获得诺贝尔奖是一生的荣誉......超过 200 万研究人员已经使用 AlphaFold 来推进从酶设计到药物发现的关键工作。
Demis Hassabis，Google DeepMind 首席执行官兼联合创始人
该奖项由 Google DeepMind 的联合创始人兼首席执行官 Demis Hassabis、Google DeepMind 总监 John Jumper 以及华盛顿大学的 David Baker 分享，谷歌这对搭档因开发 AlphaFold 2 而获得认可，AlphaFold <> 是一个人工智能系统，解决了从氨基酸序列预测蛋白质结构的长期挑战。
Demis Hassabis（左）和 John Jumper（右）
这一享有盛誉的荣誉凸显了人工智能和生物科学的融合，开创了分子理解和药物发现的新时代。
AlphaFold 2：蛋白质结构预测的革命
今年诺贝尔化学奖的核心是 AlphaFold 2，这是由 Google DeepMind 开发的人工智能系统。这个非凡的工具破解了生物学中曾经被认为无法克服的问题：根据蛋白质的氨基酸序列准确预测蛋白质的三维结构。
几十年来，科学家们一直在努力应对这一被称为“蛋白质折叠问题”的挑战。复杂性源于蛋白质可以采用的天文数字般的可能配置数量，这个难题被称为 Levinthal 悖论。
传统的实验方法，如 X 射线晶体学、冷冻电子显微镜和核磁共振波谱，既费时又耗费资源。
AlphaFold 2 彻底改变了游戏规则。使用先进的机器学习技术，它可以在几分钟内以接近实验的精度预测蛋白质结构。该系统的预测非常精确，以至于大多数蛋白质的误差范围通常在 1 Ångström（0.1 纳米）左右，与传统实验方法的准确性相当。
AlphaFold 的发展和影响
AlphaFold 的旅程始于 DeepMind 的伦敦实验室，Demis 和 John 在那里领导了该项目。DeepMind 由 Demis 于 2010 年共同创立，并于 2014 年被谷歌收购，其系统掌握围棋和国际象棋等复杂游戏，已经在 AI 社区掀起了波澜。
2018 年，AlphaFold 项目参加了蛋白质结构预测的关键评估 （CASP） 竞赛，这是一项一年两次的蛋白质结构预测全球挑战赛。AlphaFold 在本次比赛中的表现标志着结构生物学的新时代。然而，真正的突破出现在 2020 年，AlphaFold 2 问世，它以前所未有的准确性解决了许多最困难的蛋白质折叠问题。
AlphaFold 的影响是深远而深远的。AlphaFold 蛋白质结构数据库使系统的预测可以免费访问，已被来自 190 个国家/地区的 <> 多万研究人员使用。尖端人工智能技术的民主化使从分子生物学到药物开发甚至气候科学等领域都取得了突破。
“我希望我们将 AlphaFold 作为 AI 加速科学发现的巨大潜力的第一个证明点，”Demis 说。
Google DeepMind 联合创始人兼首席执行官 Demis Hassabis
不断的演变
虽然诺贝尔奖认可了 AlphaFold 2 的成就，但这项技术的发展仍在继续。今年早些时候，Google DeepMind 和 Isomorphic Labs 推出了第三代模型 AlphaFold 3。这一最新版本将系统的功能扩展到蛋白质之外，涵盖了多种生物分子，包括 DNA、RNA 和配体。
AlphaFold 3 集成了 Evoformer 模块的改进版本，这是一种深度学习架构，是 AlphaFold 2 性能的关键。它还引入了一个扩散网络，类似于 AI 图像生成器中使用的扩散网络，它可以迭代地将预测的分子结构从原子云优化为高精度的最终配置。
这一进步使研究人员能够对各种生物分子之间的复杂相互作用获得前所未有的见解，为了解生物系统和开发有针对性的干预措施开辟了新的途径。
AI 在科学领域的未来
诺贝尔委员会对 AlphaFold 工作的认可突显了一个更广泛的趋势：AI 正在迅速成为科学研究中不可或缺的工具。AlphaFold 的成功激发了人们对 AI 解决气候变化、农业和材料科学等各个领域复杂问题的潜力的新兴趣。
随着 AlphaFold 等 AI 系统的不断发展，它们模拟生物过程和预测结果的能力可能会彻底改变医疗保健、可持续发展工作等。John 和 Demis 获得诺贝尔奖不仅是对他们工作巨大影响的认可，也是科学新时代的到来的信号，人工智能在解开生命之谜方面发挥着核心作用。
当我们站在科学发现这一新前沿的边缘时，2024 年诺贝尔化学奖既是对我们所取得的成就的庆祝，也是对利用人工智能的力量造福人类的激动人心的挑战。
