最近發生的科技事件好多呀，本想全部彙總寫在一個小科普里，但篇幅太長了。那麼今天就先介紹一下由DeepMind開發的可以預測蛋白質3D結構的AlphaFoldⅡ。
AlphaFoldⅡ
綠色是實驗測定結構，藍色爲計算預測結構。可見AlphaFoldⅡ預測結果與現實結構的匹配度很高。
蛋白質是生命活動的基礎，所有結構和功能的實現都需要蛋白質。1972年，諾獎得主Christian Anfinsen提出猜想：蛋白氨基酸序列可決定蛋白結構，而結構決定功能。現代生物學很多研究都是建立在這個“序列→結構→功能”的假設上。
目前，測序技術使我們數據庫的氨基酸序列存貨猛增（【現學現賣】實驗-DNA測序【現學現賣】一個完整基因組序列的時代），但是結構和功能層面進展相對較慢，擁有實驗測定3D結構的蛋白質非常少。目前常用的實驗測定方法爲X射線衍射、核磁共振或電子顯微鏡，這些方法耗時長，成本高，科學家們一直在尋求更好的預測方法。
DeepMind團隊多年前開始嘗試用人工智能算法解決這個問題，2018年參加國際蛋白質結構預測競賽（CASP-13）的AlphaFoldⅠ也取得了相當不錯的成績。近年的比賽其預測結果的準確度和得分更是刷了新高，比賽組織者評價其基本解決了預測蛋白質摺疊和結構的問題。
FoldⅠ在CASP13中對T09886s2的結構預測流程
簡單來說，AlphaFold是利用神經網絡和已知的數據（序列對應3D結構）進行訓練。首先查詢序列與數據庫內序列進行多序列比對（MAS：Multiple sequence alignment），分析模擬出氨基酸組件間的距離和扭轉角，得到初步預測；接着AlphaFoldⅠ會基於氨基酸序列，創造出一個符合物理規則的隨機三維結構，然後用梯度下降法優化初步預測中的各個參數，得到更加準確的結構（FoldⅡ在Ⅰ基礎上的改進還沒有公開發表，這裏的圖是Ⅰ論文中的，Ⅱ的內容需等待即將發表的論文）。
上面那段話的圖片版
2
Alpha Go
這不是DeepMind第一次走進人們的視線，與其他計算機科學的團隊相比，他們的成果近年一直活躍在媒體上。還拍有紀錄片《Alpha Go》（還挺感人的，尤其是人類那種“特別想要贏，哪怕一次也就夠了”的心理，讓我忍不住思考，我們究竟是堅強還是脆弱的生物呢？）。
提到Alpha系列，繞不開的是下圍棋的AlphaGo（還有個玩星際爭霸Ⅱ的AlphaStar，就不說了）。虛擬環境和遊戲是測試人工智能算法最理想的平臺。
相較於國際象棋，圍棋的變化彷彿神祕的宇宙。在國際象棋中，每個棋子約有20種可選路徑，而圍棋卻有200種，整個棋局變化數目比宇宙的原子總數還多，即使出動全世界的電腦去運行一百萬年，這樣的算力也不足以計算出所有可能的情形。
這也是爲什麼2016年AlphaGo以4:1擊敗李世石時，造成了人類那麼大的震撼和緊張。AlphaGo這場勝利與深藍擊敗卡斯帕羅夫有不同，它的核心是深度神經網絡，主要由三部分構成：走棋網絡，估值網絡和樹搜尋。
走棋網絡掃描棋盤，選出候選落子點，根據每個落子點可能產生的變化，構建樹狀圖。然後運用估值網絡，分析每種方法獲勝機率。AlphaGo的每一步偏向將最終勝率調到最大，而不在乎是否爲中盤獲勝或者半目險勝。
它的落子有時很有創意，比如與李對局的第二局，第37步。後臺計算顯示人類會下在這裏的概率爲一萬分之一，可以說是AlphaGo的自創。有趣的是，第四局，李也下了一步後臺顯示概率爲一萬分之一的78步，贏得了第四局比賽。
這一萬分之一的一步是否可以稱之爲“神之一手”我不知道，但是人工智能或許可以幫助我們參悟圍棋。同理，其他行業也一樣。
3
人工智能
人工智能這個概念在各個行業都有應用，它是一個很有力的工具。前幾天我還看到利用人工智能總結科技論文。
論文太長不想看，或者找不到重點？這時候可以用這個AI來幫助我們進行一句話總結，還真是挺有趣的。
今天的人工智能和十九世紀的電燈和火車一樣，新鮮、厲害、並且讓一些人害怕。將人工智能系統人格化的傾向加劇了人們的誤解和恐慌，開發者們不得不保證在研究AI的同時，一定也會思考長期影響，在這場變革中負起責任。
但現實是人工智能還處於萌芽階段，智能家電距離我們比《終結者》的畫面近得多。另一方面，我們正在高速的衝向未來，可以看到目前“出圈”的人工智能研究都是跨學科綜合研究。團隊中的專家各有所長，負責自己的一部分，沒有人能做到看清楚一個項目的全貌，更別說預測這個項目成果10年之後對全人類的影響了。所以說，過分惶恐或者等着開發者負起責任什麼的，都是沒有必要的。
硅基智能和碳基生物的長遠未來我無法想象，但是在可預見的時間裏，人工智能一定是最有力的幫手，有力到可以替代一批人，這是必然的，也是不用擔心的。就好像在採集時代，一個人帶着一片能兜住東西的大葉子採果子，第二個人就不必去了，於是他可能在休息的時候學會了生火。
這次的AlphaFold2事件後，有人“擔心”施一公，顏寧要失業了。我想他們應該是喫着同伴採回來的果子，興奮地研究眼前木頭的那第二個人，並且很滿意自己不用苦哈哈地去採摘了。結構是打開生物功能的鑰匙，功能大門之後還另有乾坤。