中新網(wǎng)北京1月12日電 (記者 孫自法)施普林格旗下專業(yè)學(xué)術(shù)期刊新刊《自然-化學(xué)工程》創(chuàng)刊號(hào)發(fā)表一篇化學(xué)論文稱，研究人員開發(fā)出一個(gè)能對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行工程改造的人工智能(AI)驅(qū)動(dòng)的全自動(dòng)機(jī)器人，這項(xiàng)研究結(jié)果是對(duì)無需人類干預(yù)的蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)和構(gòu)建的一次概念驗(yàn)證。
該論文介紹，蛋白質(zhì)在所有生命形式中都起著重要作用，蛋白質(zhì)的各種功能廣泛應(yīng)用于生物技術(shù)、化學(xué)和醫(yī)學(xué)。改造新的蛋白質(zhì)通常是個(gè)重復(fù)且費(fèi)力的過程，有時(shí)甚至要好多年才能完成。由于生物性狀和實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性，開發(fā)一個(gè)能持續(xù)運(yùn)作不休息并能從產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)的全自動(dòng)系統(tǒng)一直是個(gè)挑戰(zhàn)。
在本次研究中，論文通訊作者、美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校Philip A. Romero和同事合作設(shè)計(jì)出名為SAMPLE(Self-driving Autonomous Machines for Protein Landscape Exploration)的機(jī)器人平臺(tái)，能在沒有人類干預(yù)或反饋的情況下快速改造蛋白質(zhì)。該平臺(tái)由AI驅(qū)動(dòng)，能學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)序列和功能間的關(guān)系，設(shè)計(jì)出新的蛋白質(zhì)后把這些蛋白質(zhì)送到機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，再向AI算法進(jìn)行反饋，提升其理解。
為測(cè)試該系統(tǒng)，論文作者用4個(gè)SAMPLE智能體改造出了耐熱性更好的酶。雖然搜索行為不同，但每個(gè)SAMPLE智能體都能發(fā)現(xiàn)熱穩(wěn)定性更好的酶。論文作者估計(jì)，這個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)或許只要幾周就能改造完這些蛋白質(zhì)，成本也只要原來的一小部分，而同樣任務(wù)可能需要人類科學(xué)家耗時(shí)6-12個(gè)月。
論文作者總結(jié)指出，獲取資源延遲、機(jī)器人故障和系統(tǒng)宕機(jī)可能會(huì)影響該機(jī)器人研發(fā)蛋白質(zhì)的總耗時(shí)，因此，提議該系統(tǒng)以協(xié)助蛋白質(zhì)的按需發(fā)現(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。(完)
