強化學習:從棋盤遊戲到蛋白質設計
科技日報北京4月20日電 (記者張夢然)科學家已成功將強化學習應用於分子生物學的挑戰:美國華盛頓大學研究人員開發出一款功能強大的新型蛋白質設計軟件,該軟件改編自一種被證明擅長棋盤遊戲(如國際象棋和圍棋)的策略。實驗發現,用新方法製造的蛋白質能更有效地在小鼠體內產生有用抗體。發表在最新一期《科學》雜誌上的研究結果,可能會很快帶來更有效的疫苗。
強qiang化hua學xue習xi是shi一yi種zhong機ji器qi學xue習xi,其qi中zhong計ji算suan機ji程cheng序xu通tong過guo嚐chang試shi不bu同tong的de動dong作zuo和he接jie收shou反fan饋kui來lai學xue習xi作zuo出chu決jue策ce。例li如ru,這zhe樣yang的de算suan法fa可ke通tong過guo導dao致zhi勝sheng敗bai的de數shu百bai萬wan種zhong不bu同tong動dong作zuo來lai學xue習xi下xia國guo際ji象xiang棋qi。
為(wei)了(le)開(kai)發(fa)用(yong)於(yu)蛋(dan)白(bai)質(zhi)設(she)計(ji)的(de)強(qiang)化(hua)學(xue)習(xi)程(cheng)序(xu),研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)為(wei)計(ji)算(suan)機(ji)提(ti)供(gong)了(le)數(shu)百(bai)萬(wan)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de)起(qi)始(shi)分(fen)子(zi)。然(ran)後(hou),該(gai)軟(ruan)件(jian)進(jin)行(xing)了(le)一(yi)萬(wan)次(ci)嚐(chang)試(shi),隨(sui)機(ji)改(gai)進(jin)每(mei)一(yi)個(ge)以(yi)達(da)到(dao)預(yu)定(ding)義(yi)的(de)目(mu)標(biao)。計(ji)算(suan)機(ji)將(jiang)蛋(dan)白(bai)質(zhi)加(jia)長(chang)或(huo)以(yi)特(te)定(ding)方(fang)式(shi)彎(wan)曲(qu)它(ta)們(men),直(zhi)到(dao)學(xue)會(hui)如(ru)何(he)將(jiang)它(ta)們(men)扭(niu)曲(qu)成(cheng)所(suo)需(xu)的(de)形(xing)狀(zhuang)。
作(zuo)為(wei)這(zhe)項(xiang)研(yan)究(jiu)的(de)一(yi)部(bu)分(fen),研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)在(zai)實(shi)驗(yan)室(shi)製(zhi)造(zao)了(le)數(shu)百(bai)種(zhong)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)設(she)計(ji)的(de)蛋(dan)白(bai)質(zhi)。使(shi)用(yong)電(dian)子(zi)顯(xian)微(wei)鏡(jing)和(he)其(qi)他(ta)儀(yi)器(qi),他(ta)們(men)證(zheng)實(shi)計(ji)算(suan)機(ji)創(chuang)建(jian)的(de)許(xu)多(duo)蛋(dan)白(bai)質(zhi)形(xing)狀(zhuang)確(que)實(shi)在(zai)實(shi)驗(yan)室(shi)中(zhong)實(shi)現(xian)了(le)。研(yan)究(jiu)證(zheng)明(ming),這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)不(bu)僅(jin)準(zhun)確(que),而(er)且(qie)可(ke)定(ding)製(zhi),製(zhi)作(zuo)出(chu)無(wu)孔(kong)、小孔或大孔的球形結構。
該(gai)團(tuan)隊(dui)專(zhuan)注(zhu)於(yu)設(she)計(ji)由(you)許(xu)多(duo)蛋(dan)白(bai)質(zhi)分(fen)子(zi)組(zu)成(cheng)的(de)新(xin)型(xing)納(na)米(mi)級(ji)結(jie)構(gou)。這(zhe)需(xu)要(yao)設(she)計(ji)蛋(dan)白(bai)質(zhi)成(cheng)分(fen)本(ben)身(shen)和(he)允(yun)許(xu)納(na)米(mi)結(jie)構(gou)自(zi)組(zu)裝(zhuang)的(de)化(hua)學(xue)界(jie)麵(mian)。為(wei)了(le)衡(heng)量(liang)設(she)計(ji)軟(ruan)件(jian)的(de)準(zhun)確(que)性(xing),研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)觀(guan)察(cha)了(le)許(xu)多(duo)獨(du)特(te)的(de)納(na)米(mi)結(jie)構(gou),其(qi)中(zhong)每(mei)個(ge)原(yuan)子(zi)都(dou)位(wei)於(yu)預(yu)期(qi)的(de)位(wei)置(zhi)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo),預(yu)期(qi)和(he)實(shi)際(ji)納(na)米(mi)結(jie)構(gou)之(zhi)間(jian)的(de)偏(pian)差(cha)平(ping)均(jun)小(xiao)於(yu)單(dan)個(ge)原(yuan)子(zi)的(de)寬(kuan)度(du)。
在未來,這種方法能夠創造出使用以前的方法無法製造的治療性蛋白質、疫yi苗miao和he其qi他ta分fen子zi。研yan究jiu人ren員yuan使shi用yong血xue管guan細xi胞bao的de原yuan代dai細xi胞bao模mo型xing表biao明ming,設she計ji的de蛋dan白bai質zhi支zhi架jia優you於yu該gai技ji術shu的de先xian前qian版ban本ben。由you於yu幫bang助zhu細xi胞bao接jie收shou和he解jie釋shi信xin號hao的de受shou體ti更geng密mi集ji地di聚ju集ji在zai更geng緊jin湊cou的de支zhi架jia上shang,它ta們men在zai促cu進jin血xue管guan穩wen定ding性xing方fang麵mian更geng有you效xiao。
【總編輯圈點】
這是一項AItuijindanbaizhikexuejinzhandelichengbeishiyanjiu。qiqianzaideyingyongcongkaifagengyouxiaodeaizhengzhiliaoyaowu,daochuangzaoxindekeshengwujiangjiedefangzhipin,keyishuojiazhijuda。ergengshencengcideyiyi,zaiyutazhengmingleqianghuaxuexikezuodebujinjinshizhangwoqipanyouxi,zaijiejuekexuezhongchangqicunzaidenantishi,qianghuaxuexitongyangbiaoxianchuse。ruguojiangzhezhongfangfayingyongyujiejuewenti,tahainengjiasuduoxiangkexuelingyudejinbu。
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