講座預(yù)約丨權(quán)威專家再談AlphaFold 2：AI是否會(huì)帶來結(jié)構(gòu)生物學(xué)的「大革命」？

本文作者：李雨晨

2021-08-06 16:53

導(dǎo)語：8月7日上午9:30，準(zhǔn)時(shí)開啟。

去年12月，AlphaFold 2高調(diào)登上了圈內(nèi)圈外的熱搜榜。因其在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)領(lǐng)域的突破性成果，使得媒體一度用“顛覆“、“革命性突破”、“諾獎(jiǎng)級(jí)成果”等詞匯來形容此事件。

短短半年多，今年7月23日，AlphaFold 2再次刷新人們的認(rèn)知。

《Nature》雜志發(fā)表的一篇題為“Highly accurate protein structure prediction for the human proteome”的研究論文引爆各大社交網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)天其創(chuàng)始人 Demis Hassabis 在推特上興奮的表示，“ 這是我夢(mèng)寐以求的一天，DeepMind 的創(chuàng)辦初衷就是用人工智能推動(dòng)科學(xué)發(fā)展，造福于人類，我為我們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)感到無比驕傲?！?/p>

據(jù)悉，這項(xiàng)研究成果將人類蛋白質(zhì)組預(yù)測(cè)范圍覆蓋到了 98.5%，其中58%的氨基酸的結(jié)構(gòu)位置做出可信預(yù)測(cè)（confident prediction），對(duì)36%的氨基酸的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)達(dá)到很高的置信度（very high confidence）。

DeepMind在官方博客中表示，作為蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的強(qiáng)大的工具，AlphaFold將被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)以及藥物研發(fā)等領(lǐng)域。

這篇博客的標(biāo)題為《把AlphaFold的力量交到全世界的手中》，可見DeepMind對(duì)AlphaFold改變生命科學(xué)研究的信心。為了支持生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究，DeepMind 與歐洲生物信息學(xué)研究所 ( EMBL-EBI ) 合作創(chuàng)建了第一個(gè)AlphaFold DB，并免費(fèi)向?qū)W術(shù)界開放。

這是迄今為止人類蛋白質(zhì)組最完整、最準(zhǔn)確的高質(zhì)量數(shù)據(jù)集，它比人類通過生物實(shí)驗(yàn)確定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的數(shù)量還多兩倍。

當(dāng)然，AlphaFold預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)并非沒有局限性，如尚且不能預(yù)測(cè)復(fù)雜復(fù)合體的3D結(jié)構(gòu)；在動(dòng)態(tài)過程中，通常只能預(yù)測(cè)一個(gè)蛋白構(gòu)象；對(duì)于不產(chǎn)生特定結(jié)構(gòu)的氨基酸序列，無法做出可信的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)。

去年12月，由圖像計(jì)算與數(shù)字醫(yī)學(xué)國際研討會(huì)（ISICDM）主辦，雷鋒網(wǎng)、醫(yī)健AI掘金志協(xié)辦的《權(quán)威專家談AlphaFold：DeepMind到底突破了什么？》線上圓桌論壇，引起了國內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注：

20多個(gè)專業(yè)社群、線上觀眾峰值達(dá)1萬6千人，足見行業(yè)內(nèi)對(duì)這一話題的熱情。

為了更加深入、系統(tǒng)地討論近期AlphaFold的系列成果，8月7日（本周六 9：30），我們將再次舉辦主題為《權(quán)威專家再談AlphaFold2：AI是否會(huì)帶來結(jié)構(gòu)生物學(xué)的“大革命》的線上圓桌論壇。

本次主題論壇由圖像計(jì)算與數(shù)字醫(yī)學(xué)國際研討會(huì)（ISICDM）主辦，雷鋒網(wǎng)、醫(yī)健AI掘金志協(xié)辦。

印第安納大學(xué)醫(yī)學(xué)院副院長(zhǎng)、AIMBE Fellow黃昆教授擔(dān)任主持，密蘇里大學(xué)教授、AAAS/AIMBE Fellow許東教授、密歇根大學(xué)教授、DeLano獎(jiǎng)得主和I-TASSER算法發(fā)明人張陽教授、芝加哥豐田計(jì)算技術(shù)研究所、斯隆獎(jiǎng)得主許錦波教授、中科院計(jì)算所卜東波教授（新增）共同參與討論。

想要提問的讀者可關(guān)注《醫(yī)健AI掘金志》，回復(fù)關(guān)鍵詞“蛋白質(zhì)”，進(jìn)入專家社群，我們會(huì)將您的問題收集、匯總后，反饋給參會(huì)嘉賓，并在討論環(huán)節(jié)一一進(jìn)行解答。

嘉賓介紹

講座預(yù)約丨權(quán)威專家再談AlphaFold 2：AI是否會(huì)帶來結(jié)構(gòu)生物學(xué)的「大革命」？

主持人：黃昆，印第安納大學(xué)醫(yī)學(xué)院副院長(zhǎng)，AIMBE Fellow

黃昆于1991年進(jìn)入清華大學(xué)學(xué)習(xí)于1996年獲生物學(xué)理學(xué)士與電子計(jì)算機(jī)工學(xué)士雙學(xué)位。本科畢業(yè)后赴美國伊利諾伊大學(xué)香檳校區(qū)(UIUC)學(xué)習(xí)。

先后獲得生理學(xué)碩士，電子工程碩士，數(shù)學(xué)碩士學(xué)位，并于2004年獲得電子與計(jì)算機(jī)工程學(xué)博士學(xué)位，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)視覺與機(jī)器學(xué)習(xí)。

同年加入俄亥俄州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)系任教，2010年獲評(píng)終身教職，并先后擔(dān)任綜合癌癥中心生物信息共享資源主任，計(jì)算生物學(xué)與生物信息學(xué)部主任，醫(yī)學(xué)院副院長(zhǎng)等職務(wù)。

2017年加入印第安納大學(xué)醫(yī)學(xué)院參與領(lǐng)導(dǎo)精準(zhǔn)健康計(jì)劃，擔(dān)任數(shù)據(jù)科學(xué)與信息學(xué)主任，生物統(tǒng)計(jì)與健康數(shù)據(jù)科學(xué)系副主任，同時(shí)任基因組數(shù)據(jù)科學(xué)講席教授，醫(yī)學(xué)院主管數(shù)據(jù)科學(xué)副院長(zhǎng)，印第安納大學(xué)Simon綜合癌癥中心副主任。

其主要研究方向包括生物信息學(xué)，醫(yī)學(xué)圖像分析，醫(yī)療大數(shù)據(jù)，機(jī)器學(xué)習(xí)及其在癌癥研究及神經(jīng)科學(xué)等方面的應(yīng)用。發(fā)表研究論文200余篇。2018年當(dāng)選美國醫(yī)學(xué)與生物工程學(xué)院(AIMBE)會(huì)士。

講座預(yù)約丨權(quán)威專家再談AlphaFold 2：AI是否會(huì)帶來結(jié)構(gòu)生物學(xué)的「大革命」？

許東，密蘇里大學(xué)教授，AAAS、AIMBE Fellow

美國密蘇里大學(xué)電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系的Shumaker講座教授，同時(shí)擔(dān)任Christopher S. Bond生命科學(xué)中心研究員和信息技術(shù)專業(yè)主任。

許東教授在北京大學(xué)獲得本科與碩士學(xué)位，于1995年在伊利諾伊大學(xué)獲得博士學(xué)位。他在美國國家癌癥研究所做了兩年博后工作，此后在橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室做了六年研究工作，一直到2003年加入密蘇里大學(xué)，從2007-2016年，他擔(dān)任該校計(jì)算機(jī)科學(xué)系的系主任。

許東教授的研究主要集中在生物信息學(xué)方面，包括機(jī)器學(xué)習(xí)在生物信息學(xué)的應(yīng)用，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，蛋白質(zhì)定位預(yù)測(cè)，蛋白質(zhì)翻譯后修飾的識(shí)別，單細(xì)胞數(shù)據(jù)的分析，還有植物、微生物和癌癥的計(jì)算機(jī)模擬研究，以及生物信息系統(tǒng)。他的蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)工作獲得2001 年R&D 100大獎(jiǎng)。

許東教授目前已發(fā)表400多篇論文，他是美國科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）會(huì)士和美國醫(yī)學(xué)和生物工程研究院（AIMBE）會(huì)士。

講座預(yù)約丨權(quán)威專家再談AlphaFold 2：AI是否會(huì)帶來結(jié)構(gòu)生物學(xué)的「大革命」？

張陽，密歇根大學(xué)教授，I-TASSER算法發(fā)明人

美國密西根大學(xué)計(jì)算醫(yī)學(xué)與生物信息學(xué)系以及生物化學(xué)系終身教授。在蛋白質(zhì)折疊和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)、以及功能注解等方向開展了一系列開拓性的研究，并產(chǎn)生了重要的國際影響。

I-TASSER算法發(fā)明人（該算法連續(xù)八屆國際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)CASP大賽自動(dòng)組均名列第一，在生物信息及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用）。主持與完成NIH百萬美元以上級(jí)項(xiàng)目研究課題10余項(xiàng)。

曾獲得DeLano獎(jiǎng)，Sloan獎(jiǎng)、NSF早期生涯獎(jiǎng)、以及密西根大學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)；擔(dān)任Journal of Structural Biology等8種國際期刊的編委。在Nature Methods，PNAS等著名期刊上發(fā)表論文200多篇，被國際同行引用三萬余次，連續(xù)四年入選湯森路透（Thomson Reuters）全球高被引科學(xué)家。

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許錦波，芝加哥豐田技術(shù)研究所教授，斯隆獎(jiǎng)得主

美國芝加哥豐田計(jì)算技術(shù)研究所教授，《生物信息學(xué)》以及《計(jì)算生物學(xué)》編委；就讀于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)系，中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所和加拿大滑鐵盧大學(xué)，以及在美國麻省理工學(xué)院數(shù)學(xué)系和人工智能實(shí)驗(yàn)室接受博士后訓(xùn)練。

許博士的研究興趣包括人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，優(yōu)化算法和計(jì)算生物學(xué)。他于2016年證明了深度殘差卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以大大提高蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的性能，引導(dǎo)了深度學(xué)習(xí)在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)領(lǐng)域的第一次變革。

許博士獲得了美國斯隆研究獎(jiǎng)，美國自然科學(xué)基金早期職業(yè)獎(jiǎng)，《PLoS Computational Biology》創(chuàng)新突破獎(jiǎng)，國際計(jì)算生物學(xué)頂級(jí)會(huì)議RECOMB的最佳論文獎(jiǎng)和時(shí)間考驗(yàn) (Test-of-Time) 獎(jiǎng)；曾多次接受英美雜志如《紐約時(shí)報(bào)》、《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》、《財(cái)富》、《自然》和《科學(xué)》的采訪。

講座預(yù)約丨權(quán)威專家再談AlphaFold 2：AI是否會(huì)帶來結(jié)構(gòu)生物學(xué)的「大革命」？

卜東波，中科院計(jì)算所研究員

卜東波，中科院計(jì)算所研究員，承擔(dān)863、973、NSFC、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等多項(xiàng)課題。研究興趣包括生物信息學(xué)（蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、糖結(jié)構(gòu)鑒定）、計(jì)算機(jī)算法，在Nature Communications, NAR, AC, JPR, Bioinformatics, ISMB/RECOMB等發(fā)表論文100余篇，論文單篇引用超800次，著有《算法講義》。

主要成果包括：研制了“用人工智能技術(shù)輔助算法設(shè)計(jì)”的AIA系統(tǒng)，在經(jīng)典排課問題上實(shí)現(xiàn)了變“憑靈感設(shè)計(jì)算法”為“從數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)出算法”。

設(shè)計(jì)了直接從多序列聯(lián)配學(xué)習(xí)殘基間距離的新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)CopulaNet，進(jìn)而設(shè)計(jì)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)算法ProFOLD，性能超過AlphaFold，正努力趕超AlphaFold2；設(shè)計(jì)了“組合優(yōu)化技術(shù)與深度學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合”的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)算法FALCON，獲國際競(jìng)賽CASP-8 FM-Hard類第三名；主持設(shè)計(jì)了中科院志愿計(jì)算平臺(tái)CAS@home，運(yùn)行于全球4000+臺(tái)志愿計(jì)算CPU上，為生物學(xué)家提供高性能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)服務(wù)；提出了新型的“逆向蒙特卡羅”采樣算法，解決了長(zhǎng)期困擾的優(yōu)化問題中的目標(biāo)函數(shù)設(shè)計(jì)難題。

講座預(yù)約丨權(quán)威專家再談AlphaFold 2：AI是否會(huì)帶來結(jié)構(gòu)生物學(xué)的「大革命」？