助力新藥研發(fā)的新型人工智能即將問(wèn)世

2017-04-06 來(lái)源：藥明康德標(biāo)簽：掌上醫(yī)生喝茶減肥一天瘦一斤安全減肥 cps聯(lián)盟美容護(hù)膚

摘要：為了讓算法更好地分析藥物，研究人員首先將藥物的分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成了以原子為基礎(chǔ)的幾何圖形，這一步將藥物分子的內(nèi)在性質(zhì)轉(zhuǎn)化成了算法能夠分析的信息。

　　如今，人工智能算法可以通過(guò)深度學(xué)習(xí)進(jìn)行非常詳盡的數(shù)據(jù)分析，從人臉識(shí)別到醫(yī)學(xué)影響分析，人工智能算法的表現(xiàn)已經(jīng)趕上甚至超越了人的表現(xiàn)。不過(guò)，進(jìn)行這些任務(wù)的算法通常都是在建立在對(duì)成千上萬(wàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上的。因此，在數(shù)據(jù)有限的情況下，人工智能的應(yīng)用受到了限制，其中的一個(gè)例子就是新藥研發(fā)領(lǐng)域。

　　最近，來(lái)自美國(guó)斯坦福大學(xué)（StanfordUniversity）的一個(gè)團(tuán)隊(duì)試圖改變這一點(diǎn)，他們想到了使用深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域中最新的分支——一次學(xué)習(xí)（oneshotlearning）。一次學(xué)習(xí)只需要少得多的數(shù)據(jù)來(lái)解決問(wèn)題，這個(gè)團(tuán)隊(duì)之前成功地開(kāi)發(fā)過(guò)只需幾百個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的一次學(xué)習(xí)算法。但是，對(duì)于新藥開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，能夠使用的數(shù)據(jù)點(diǎn)可能更少，但是科研人員仍然決定進(jìn)行一下嘗試。這一成果發(fā)表在《ACSCentralScience》期刊上。

　　為了讓算法更好地分析藥物，研究人員首先將藥物的分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成了以原子為基礎(chǔ)的幾何圖形，這一步將藥物分子的內(nèi)在性質(zhì)轉(zhuǎn)化成了算法能夠分析的信息。隨后，科研人員讓他們的算法學(xué)習(xí)了兩組數(shù)據(jù)，一組是不同化合物的毒性數(shù)據(jù)，另一組是已獲批藥物的副作用數(shù)據(jù)。

　　一次學(xué)習(xí)算法在接下來(lái)的測(cè)試中展現(xiàn)出的潛力令研究人員感到吃驚。在第一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，算法學(xué)習(xí)了6個(gè)化合物的毒性后對(duì)另外3個(gè)化合物的毒性進(jìn)行了預(yù)測(cè)，在第二項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，算法學(xué)習(xí)了21個(gè)藥物的副作用后預(yù)測(cè)了另外6個(gè)藥物的副作用。在這兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，算法預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性都比隨機(jī)猜測(cè)更好。

　　研究人員承認(rèn)，這項(xiàng)技術(shù)還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到成熟的程度。目前的這個(gè)算法依賴于一種特殊的一次學(xué)習(xí)技術(shù)，它主要依賴于各個(gè)化合物的分子式和結(jié)構(gòu)上的相似性進(jìn)行預(yù)測(cè)。當(dāng)這個(gè)算法學(xué)習(xí)了藥物的毒性數(shù)據(jù)后對(duì)副作用進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，準(zhǔn)確率就大為下降。

　　對(duì)于那些擔(dān)心人工智能早晚將取代人腦的人來(lái)說(shuō)，這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為他們的算法不會(huì)出現(xiàn)這種情況，這個(gè)算法最終將成為化學(xué)家們的一個(gè)工具。當(dāng)化學(xué)家們面對(duì)一系列候選藥物時(shí)，這個(gè)算法可以幫助他們選擇最有可能成功的那個(gè)。因?yàn)楝F(xiàn)在當(dāng)化學(xué)家們需要作出選擇時(shí)，基本上都靠直覺(jué)。

　　除了藥物研發(fā)之外，這個(gè)算法還可以應(yīng)用到其它化學(xué)領(lǐng)域。比如說(shuō)這個(gè)團(tuán)隊(duì)最近還使用這個(gè)算法預(yù)測(cè)了太陽(yáng)能板的不同化學(xué)成份組合帶來(lái)的不同結(jié)果。整個(gè)算法的源代碼也在網(wǎng)上公開(kāi)發(fā)表了。

　　領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的斯坦福大學(xué)化學(xué)系教授VijayPande表示：“這項(xiàng)研究是一次學(xué)習(xí)技術(shù)第一次被應(yīng)用到藥物研發(fā)領(lǐng)域。機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展令人十分激動(dòng)，現(xiàn)在還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到這項(xiàng)技術(shù)的終極應(yīng)用，這只是一個(gè)開(kāi)端而已。”

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