微软基于人工智能的从头算生物分子动力学系统(AI2BMD)代表了科学家在药物研发和蛋白质研究领域方法上的根本性变革。这项技术历经四年研发,成果已发表于《自然》杂志,成功弥补了生物分子模拟能力上的关键空白。
传统蛋白质模拟方法长期面临两难:经典分子动力学模拟速度快但化学精度不足,量子化学方法虽精度高却难以扩展至大型生物分子。AI2BMD通过创新的蛋白质片段化方案与机器学习力场相结合,解决了这一难题。
该系统能够以从头算(第一性原理)精度高效模拟超过一万个原子的蛋白质,其计算速度较传统方法提升了数个数量级。这一突破使研究人员能够以前所未有的方式观察蛋白质的折叠、解折叠及其与潜在药物化合物的相互作用。
AI2BMD已在实际应用中展现出巨大价值。2023年,该系统在首届全球AI药物开发大赛中荣获第一名,精准预测了可与新冠病毒主蛋白酶结合的化合物。微软研究院还与比尔及梅琳达·盖茨基金会创立的全球健康药物研发中心合作,利用该技术设计针对中低收入国家疾病的药物。
该系统能够极为准确地进行药物候选分子的虚拟筛选,正在重塑制药行业的研发周期。以往需要数年完成的任务,如今可在数月内实现,有望加速结核病及新发病毒等全球健康难题的解决进程。
作为微软“AI for Science”更广泛计划的一部分,AI2BMD充分展示了人工智能不仅能学习人类语言,还能理解自然的语言——包括分子、蛋白质和生物系统,从而助力人类应对最紧迫的科学挑战。