Microsofts AI-baserade ab initio-system för biomolekylär dynamik (AI2BMD) markerar ett fundamentalt skifte i hur forskare närmar sig läkemedelsutveckling och proteinforskning. Tekniken, som utvecklats under fyra års forskning och publicerats i Nature, överbryggar en kritisk lucka inom biomolekylär simulering.
Traditionella metoder för proteinsimulering har länge brottats med ett ihållande dilemma: klassiska molekylärdynamik-simuleringar är snabba men saknar kemisk noggrannhet, medan kvantkemiska metoder är exakta men inte kan skalas upp till större biomolekyler. AI2BMD löser detta genom att använda ett nytt fragmenteringsschema för proteiner i kombination med maskininlärningsbaserade kraftfält.
Systemet kan effektivt simulera proteiner med över 10 000 atomer på ab initio-nivå (första principer) och samtidigt minska beräkningstiden med flera storleksordningar jämfört med konventionella metoder. Detta genombrott gör det möjligt för forskare att observera proteiners veckning, utveckling och interaktioner med potentiella läkemedelskandidater på sätt som tidigare varit omöjliga.
AI2BMD har redan visat sitt praktiska värde i verkliga tillämpningar. År 2023 tog det förstaplatsen i den första globala AI-tävlingen för läkemedelsutveckling genom att exakt förutsäga en kemisk förening som binder till huvudproteaset hos SARS-CoV-2. Microsoft Research har även inlett ett samarbete med Global Health Drug Discovery Institute, grundat av Gates Foundation, för att använda teknologin vid utveckling av läkemedel mot sjukdomar som drabbar låg- och medelinkomstländer.
Systemets förmåga att genomföra mycket noggrann virtuell screening av läkemedelskandidater förändrar tidslinjerna inom läkemedelsforskning. Uppgifter som tidigare tog år kan nu genomföras på månader, vilket potentiellt kan snabba på lösningar för globala hälsoutmaningar som tuberkulos och nya virushot.
Som en del av Microsofts bredare AI for Science-initiativ är AI2BMD ett exempel på hur artificiell intelligens kan lära sig inte bara mänskligt språk, utan även naturens språk – inklusive molekyler, proteiner och biologiska system – för att ta sig an mänsklighetens mest angelägna vetenskapliga utmaningar.