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  • 諾貝爾又把化學(xué)獎頒給AI大模型,谷歌成最大贏家

    2024年10月10日 10:27:28   來源:AIGC開放社區(qū)公眾號

      昨天AI教父Geoff Hinton剛獲得諾貝爾物理學(xué)獎,今天,谷歌DeepMind聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Demis Hassabis又拿下化學(xué)獎!

      Demis能獲得化學(xué)獎靠的便是谷歌赫赫有名的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測大模型——AlphaFold系列。

      今年5月9日,谷歌DeepMind重磅發(fā)布了AlphaFold-3,能夠精準(zhǔn)預(yù)測蛋白質(zhì)-配體、蛋白質(zhì)-核酸等在內(nèi)的幾乎所有PDB數(shù)據(jù)庫中存在的分子組合形式。

      這也就是說,科研人員僅使用一個大模型就能解決所有高難度的生物化學(xué)難題,極大縮短新藥、疫苗的研發(fā)周期。AlphaFold確實有拿下諾獎的實力,但正了八經(jīng)搞化學(xué)科研的人輸給了AI大模型,心理難免會不好受。

      都說AI搶飯碗,這瘋起來連搶兩個諾獎是真要命啊,現(xiàn)在就差ChatGPT拿文學(xué)獎了~

      有意思的是,Demis昨天剛祝賀自己的好朋友Hinton獲得諾貝爾,第二天自己也拿到了,真的是當(dāng)幸福來敲門的時候,不開都不行啊~~目前,Demis也處于蒙圈狀態(tài)。

      就在他這條祝福推文的下面,有網(wǎng)友神預(yù)測。老鐵,不用羨慕別人,在過個幾十年你開發(fā)的AlphaFold也能獲得諾貝爾獎。

      幾十年太久,明天就能拿到了。

      Demis,可以祈禱一波明天的諾獎公告,你很有戲的。

      一位在2021年就預(yù)測過,AlphaFold-2就很有可能獲得諾貝爾獎。但晚了3年,這是因為第3代與第2代相比變化太大,帶來新的技術(shù)突破。

      現(xiàn)在網(wǎng)友的呼聲非常高,諾貝爾委員會應(yīng)該抓住這潑天的流量,把文學(xué)獎頒給ChatGPT,來一次大團(tuán)圓吧~

      現(xiàn)在化學(xué)也融合AI了。

      目前,AI已成為推動人類科學(xué)各個方面前進(jìn)的關(guān)鍵驅(qū)動力。想象一下,再過一個世紀(jì),基于我們在蛋白質(zhì)設(shè)計方面的知識積累,將會達(dá)到怎樣的高度。

      與昨天的物理學(xué)獎相比,今天化學(xué)獎沒有顯得那么夸張有爭議。如果AI大模型可以預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),那是否證實我們活在了模擬世界中呢?

      AI正在進(jìn)入一個全新的領(lǐng)域,影響著各個行業(yè)。

      實至名歸。除了對該領(lǐng)域做出重大直接貢獻(xiàn)之外,AlphaFold及其后續(xù)版本從根本上改變了我們看待和研究生物化學(xué)的方式。在未來幾年,這將對世界產(chǎn)生巨大的影響。

      AI在計算和預(yù)測蛋白質(zhì)方面確實具有開創(chuàng)性。

      今年的諾獎有點非主流啊,連續(xù)兩個大意外。但谷歌DeepMind確實幫助科研人員敲開了蛋白質(zhì)的大門。

      AI正在搶科研界的飯碗,讓很多學(xué)科的界限變得很模糊。

      物理、化學(xué)、AI真的變得無處不在了,下一個領(lǐng)域是啥呢?

      與Demis一同獲得化學(xué)獎的還有他的同事John Jumper以及華盛頓大學(xué)蛋白質(zhì)設(shè)計專家David Baker。諾貝爾委員會認(rèn)為他們的獲獎理由如下:

      蛋白質(zhì)是生命的化學(xué)工具,控制和驅(qū)動所有化學(xué)反應(yīng)是生命存在的基礎(chǔ)。這三位科學(xué)家成功破解了蛋白質(zhì)的密碼,讓預(yù)測復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變得簡單、高效。

      Demis Hassabis和John Jumper則因開發(fā)了AlphaFold2這一AI模型而共同獲獎,該模型能夠預(yù)測蛋白質(zhì)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。自20世紀(jì)70年代以來,科學(xué)家們一直試圖從氨基酸序列預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),但這一任務(wù)極其困難。

      而Demis和John在2020年取得了技術(shù)突破,他們研發(fā)的AlphaFold2模型能夠預(yù)測研究人員已經(jīng)識別的幾乎所有2億種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)對于理解抗生素抗性、設(shè)計分解塑料的酶等科學(xué)應(yīng)用具有重要意義。

      David Baker因在計算蛋白質(zhì)設(shè)計方面的貢獻(xiàn)而獲獎。他成功地構(gòu)建了全新的蛋白質(zhì)種類,這些蛋白質(zhì)可以用于藥物、疫苗、納米材料和傳感器。他的研究團(tuán)隊自2003年以來,利用20種不同的氨基酸作為生命的構(gòu)建塊,設(shè)計出了多種新型蛋白質(zhì)。

      他們的研究成果不僅能高效構(gòu)建蛋白質(zhì),還實現(xiàn)了從氨基酸序列預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的50年夢想,為人類帶來了巨大的利益。

      ,時長04:45

      Demis在接受諾貝爾委員會專訪時,當(dāng)他知道自己獲得諾貝爾獎的那一個腦子一片空白,簡直是不可思議的事情。谷歌要為他舉辦非常熱鬧的慶祝派對了,工作計劃估計近期也要改變了。

      值得一提的是,除了AlphaFold之外,當(dāng)年戰(zhàn)勝頂級圍棋高手李世石的AlphaGo也是Demis帶領(lǐng)團(tuán)隊開發(fā)出來的,至今對機器學(xué)習(xí)有著非常大的影響。

      下面「AIGC開放社區(qū)」再為大家介紹一下谷歌最新發(fā)布的蛋白質(zhì)預(yù)測大模型AlphaFold-3,這個與二代相比在模型架構(gòu)、預(yù)測準(zhǔn)確率方面進(jìn)步非常大。

      首先,AlphaFold-3對模型的架構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新,通過Pairformer模塊來替代之前的Evoformer模塊,這樣做減少了對多序列比對的依賴,使模型能更專注于目標(biāo)蛋白質(zhì)序列本身。

      AlphaFold3還使用了基于擴散過程的新策略來直接預(yù)測原子級別的三維坐標(biāo)。這種方法避免了傳統(tǒng)方法中先確定每個氨基酸殘基的大致位置再細(xì)化側(cè)鏈構(gòu)象的過程。擴散模型的工作原理是從一個充滿隨機噪聲的狀態(tài)出發(fā),逐步恢復(fù)出真實的原子位置信息。

      這種直接預(yù)測原子坐標(biāo)的機制不僅簡化了計算流程,還使得模型能夠更好地適應(yīng)不同大小和類型的分子組合,從而大幅提升了預(yù)測精度。

      在訓(xùn)練過程中,AlphaFold3使用了交叉蒸餾技術(shù)以提高數(shù)據(jù)的利用率。交叉蒸餾是利用已知高質(zhì)量預(yù)測結(jié)果作為額外的學(xué)習(xí)資源,將其融入訓(xùn)練集中,從而增強模型的學(xué)習(xí)能力。

      這種方法特別適用于那些難以獲取足夠?qū)嶒烌炞C數(shù)據(jù)的情況,因為即使是在缺乏明確標(biāo)簽的情況下,模型也能通過對比現(xiàn)有最佳預(yù)測結(jié)果來進(jìn)行自我改進(jìn)。

      通過這種方式,AlphaFold3能夠在保持高精度的同時進(jìn)一步提升泛化性能,即便面對從未見過的新類型復(fù)合物時也能給出較為準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果。

      預(yù)測準(zhǔn)確性方面,AlphaFold-3在預(yù)測蛋白質(zhì)-配體相互作用方面至少提高50%的準(zhǔn)確率,對于一些關(guān)鍵的相互作用類別,預(yù)測準(zhǔn)確率甚至提高了1倍以上。

      在應(yīng)用范圍上,AlphaFold -3實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍,不僅能預(yù)測蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),還能預(yù)測DNA、RNA、小分子、離子和修飾殘基等幾乎所有生命分子的結(jié)構(gòu),以及它們之間的復(fù)合物結(jié)構(gòu),極大擴展了模型的使用場景。

      即便AlphaFold -3模型非常強,但萬萬沒想到生成式AI在2024年的諾貝爾獎徹底殺瘋贏麻了。不得不感嘆,由OpenAI、微軟、谷歌、Meta等掀起的生成式AI革命影響力實在太大了,連諾貝爾都來蹭“熱度”當(dāng)之無愧的全球大熱門賽道。

      估計現(xiàn)在全球的物理學(xué)家、化學(xué)專家思緒那是相當(dāng)?shù)牧鑱y,人類在科研方面連續(xù)輸給了AI,還有繼續(xù)研究下去的必要嗎?或者干脆轉(zhuǎn)行也搞AI吧~

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