人工智能助力應(yīng)對(duì)科研大挑戰(zhàn)

AI可以對(duì)托卡馬克線圈內(nèi)的等離子體進(jìn)行更好地模擬計(jì)算。

【資料圖】

圖片來(lái)源：每日科技網(wǎng)

近年來(lái)，人工智能(AI)領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，ChatGPT橫空出世，引發(fā)生成式AI創(chuàng)業(yè)熱潮。英國(guó)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站在近日的報(bào)道中指出，很多科研團(tuán)隊(duì)和公司正在利用AI應(yīng)對(duì)人類目前面臨的最大的科學(xué)挑戰(zhàn)：從破譯蛋白質(zhì)的秘密，到研制出新藥，再到應(yīng)對(duì)氣候變化以及實(shí)現(xiàn)可商用的核聚變發(fā)電等。

揭示蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

根據(jù)蛋白質(zhì)氨基酸序列來(lái)確定其折疊結(jié)構(gòu)一直是生物學(xué)領(lǐng)域的“老大難”。有些氨基酸和其他氨基酸相互吸引、相互作用，有些氨基酸則具有疏水性，而且氨基酸鏈形成了復(fù)雜的形狀，令人難以精準(zhǔn)確定，研究人員往往需要數(shù)年時(shí)間才能解決一個(gè)折疊結(jié)構(gòu)。

英國(guó)“深度思維”公司于2020年底首次宣布研發(fā)出一種AI方法來(lái)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的折疊結(jié)構(gòu)。2021年，他們宣布已繪制出人體中98.5%的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)圖。

2022年7月，該公司AI程序“阿爾法折疊”已經(jīng)預(yù)測(cè)出迄今已知幾乎所有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，在短短18個(gè)月內(nèi)破解了生物學(xué)領(lǐng)域的重大難題之一。

這些數(shù)據(jù)能幫助人類抗擊瘧疾、應(yīng)對(duì)抗生素耐藥性，以及制造出能夠分解塑料的酶，還將推進(jìn)新藥研發(fā)進(jìn)程。

研制未來(lái)的藥品

在AI出現(xiàn)之前，研制出新藥所需的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，成本也越來(lái)越高。

如今，科學(xué)家已開始使用AI來(lái)自動(dòng)化部分過(guò)程，例如獲取龐大而混亂的數(shù)據(jù)集，并以更容易分析的方式對(duì)其進(jìn)行組織，或者使用AI編寫代碼來(lái)完成這些工作等。

今年初，加拿大多倫多大學(xué)與Insilico醫(yī)學(xué)公司合作，利用AI藥物發(fā)現(xiàn)平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)了一種新的肝細(xì)胞癌靶點(diǎn)，這是以前未被發(fā)現(xiàn)的治療途徑，并開發(fā)出了一種可與該靶點(diǎn)結(jié)合的“新型打擊分子”，在30天內(nèi)研制出肝細(xì)胞癌的潛在治療藥物。

科學(xué)家還使用生成式AI來(lái)生成分子結(jié)構(gòu)。互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資訊網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2024年，AI新藥研發(fā)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到31.17億美元。不過(guò)截至目前，全球還沒(méi)有一款由AI研發(fā)的藥物成功上市。

應(yīng)對(duì)氣候變化

氣候變化是人類面臨的最大的難題之一。

鑒于此，法國(guó)巴黎理工學(xué)院研究人員使用AI確保渦輪機(jī)更頻繁地指向風(fēng)中，從而將產(chǎn)能提高了0.3%。如果得到推廣，增加的電力足以讓170萬(wàn)戶英國(guó)家庭使用。

“深度思維”公司開發(fā)了AI來(lái)改進(jìn)矩陣乘法和排序算法，將兩者的效率分別提高了20%和70%。這兩大算法每天都在世界各地的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行數(shù)萬(wàn)億次，效率的提高為減少計(jì)算產(chǎn)生的溫室氣體排放作出了重大貢獻(xiàn)。

元宇宙公司(Meta)利用AI開發(fā)出了一種新的混凝土制造工藝，可將碳排放降低40%。由于混凝土碳排放占全球碳排放總量的8%，新工藝也可能對(duì)人們應(yīng)對(duì)氣候變化有重要意義。

幫助商用核聚變發(fā)電

人們一直在努力創(chuàng)建高效、可靠的核聚變發(fā)電廠，但這一任務(wù)極具挑戰(zhàn)性。在托卡馬克聚變反應(yīng)堆內(nèi)，試圖精確而快速地控制多個(gè)線圈，并將等離子體壓縮成一個(gè)有限的形狀是非常困難的。

盡管AI并沒(méi)有真正解決這個(gè)問(wèn)題，但它正在提供幫助。去年，“深度思維”公司和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院創(chuàng)建了一個(gè)能夠控制19個(gè)磁線圈的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，AI還能幫助將托卡馬克中的等離子體隨意改變形狀。

英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的李·馬吉茨說(shuō)，AI可能是核聚變發(fā)電“夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)”的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

責(zé)任編輯：Rex_21