不知道大伙們聽說沒，百度他……登上 Nature 了。

就在幾天前，《 Nature 》正刊發(fā)表了一篇名叫《 Algorithm for Optimized mRNA Design Improves Stability and Immunogenicity 》的論文，論文里提出 mRNA 序列優(yōu)化 AI 算法—— LinearDesign 。

說實(shí)話，第一時(shí)間看到這么多復(fù)雜的術(shù)語，再加上平常被“突破性成果們”給整得麻木了，差點(diǎn)就讓這選題溜過去了。

(資料圖)

但在我連夜肝完了論文，并咨詢了百度的老哥后，只想說：你厲害，我給你大拇哥。

因?yàn)閼{借這篇論文，百度不僅成為了首個(gè)以第一完成單位的身份，正式登上《 Nature 》的中國科技公司，而且 Nature 的專家組們考慮“論文對(duì)新冠病毒的研究可能有重大突破”，還給了它頂級(jí)論文的待遇，直接就進(jìn) VIP 通道了。（被獲準(zhǔn)成為 Accelerated Article Preview 加速發(fā)表論文。）

這讓日常擔(dān)任“百度小黑子”的網(wǎng)友們直呼：這怎么噴?。?/p>

不過，話又說回來了，這樣一個(gè)優(yōu)化 mRNA 序列的 AI 算法，怎么就為全人類做出重大貢獻(xiàn)了呢？

一切都還得從 mRNA 的最新發(fā)展說起。

在這次猝不及防的新冠疫情中， mRNA 可謂是臨危受命，大顯身手。

由于量產(chǎn)迅速、使用安全等特點(diǎn)， mRNA 疫苗被公認(rèn)為是遏制 COVID-19 這種突發(fā)性病毒的可行工具之一。

但在為全球抗疫立下汗馬功勞的同時(shí)， mRNA 疫苗卻因?yàn)槭芟抻?mRNA 分子本身的穩(wěn)定性問題，飽受非議。

簡(jiǎn)單來說，新冠的mRNA疫苗在體外、體內(nèi)都呆不長(zhǎng)。

這就意味著，不僅運(yùn)輸過程中需要超低溫冷鏈技術(shù)，防止疫苗報(bào)廢；而且打完針之后也不敢保證長(zhǎng)時(shí)間有效，為了安全，一年得打好幾次。

本來研發(fā)、運(yùn)輸成本就高，對(duì)人體的保護(hù)時(shí)間還短，這樣的綜合成本對(duì)于很多國家來說，顯然不好接受。

不過一個(gè)新技術(shù)，出問題是正常的。那我們把 mRNA 優(yōu)化一下，行不行呢？

答案是，非常困難。

mRNA疫苗優(yōu)化問題的最大問題其實(shí)是：算不過來。

mRNA 這個(gè)東西非常特別。它是由堿基組成的，但是其中的有些堿基，叫做同義密碼子。

簡(jiǎn)單來說，這些堿基發(fā)生變化，并不影響 mRNA 的功能。

所以一個(gè) mRNA ，會(huì)有無數(shù)個(gè)兄弟姐妹，甲乙丙丁。

雖然功能一樣，但因?yàn)橥x密碼子的差異，它們的“體質(zhì)”也大不相同。

這一大家子中，就只有那么幾個(gè)mRNA不容易分解，是制作疫苗的“好苗子”。

就拿新冠病毒刺狀蛋白的mRNA 疫苗來說吧。

為了找到這些疫苗中的“尖子生”，科學(xué)家們可能得找 10⁸³²次，才能找到穩(wěn)定性最好的新冠 mRNA 疫苗。

這種計(jì)算量，即使從宇宙誕生開始，每秒計(jì)算一個(gè)序列，到現(xiàn)在 138 億年了，可能還沒解決億萬分之一。

為了解決這個(gè)問題，不少機(jī)構(gòu)都做出了努力。比如斯坦福大學(xué)就搭建了一個(gè)疫苗設(shè)計(jì)競(jìng)賽平臺(tái)，讓人類設(shè)計(jì)者以參與游戲的方式設(shè)計(jì)穩(wěn)定的 mRNA 序列。

德國科隆大學(xué)的研究人員也曾提出過一種對(duì) mRNA 進(jìn)行雙重化學(xué)修飾的策略。

可惜，效果都不是十分顯著。（相對(duì)這一次的成果而言）

但這一回，百度的科學(xué)家們脫穎而出，從簡(jiǎn)便算法和高效工具這兩個(gè)點(diǎn)上，解決了這個(gè)超級(jí)難題。

在這多年的研究中，百度的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很神奇的現(xiàn)象，“尋找 mRNA 最優(yōu)序列”的過程其實(shí)和“語音轉(zhuǎn)文字”很相近——兩者都是在排列組合。

找到最佳的 mRNA 序列，其實(shí)是 mRNA 中 4 種堿基的排列組合問題。

而語音轉(zhuǎn)文字，是拼音和對(duì)應(yīng)讀音的文字一一配對(duì)的過程。

比如說， wo ai ni ，的每個(gè)拼音會(huì)對(duì)應(yīng)不同的多音字。

wo 可以是：沃、我、窩……由此產(chǎn)生了窩矮膩、沃埃膩、我愛你等一系列的排列組合。

這就我們需要通過語法、邏輯等去判斷生成的文字準(zhǔn)不準(zhǔn)確；而 mRNA 的序列也有一些語法規(guī)則——就像某些特定的序列組合會(huì)具備什么樣的功能一樣。

所以語音轉(zhuǎn)文字的技術(shù)和 mRNA 尋找最佳序列的技術(shù)本質(zhì)上是共通的。

巧了么， AI 已經(jīng)把語音轉(zhuǎn)文字做得很好了，那么經(jīng)過適配，自然也能無縫銜接到 mRNA 的計(jì)算中。

這也使得，科學(xué)家們可以將語音轉(zhuǎn)文字領(lǐng)域常用的“動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法”，用在 mRNA 的研究過程中以計(jì)算效率。

結(jié)果就是，好的計(jì)算工具—— AI ，加上高效的計(jì)算方法——?jiǎng)討B(tài)規(guī)劃算法，雙管齊下之后，計(jì)算新冠疫苗最優(yōu) mRNA 序列的時(shí)間直接從無窮大縮短到最少 11 分鐘。

這么一來，工作量大大減少，即使個(gè)人的電腦都可以運(yùn)行。簡(jiǎn)直是苦逼生物研究員的福音。

而且，百度這次能登上頂刊，順便蹭上了加急通道的根源還在于，它是一個(gè)能立竿見影幫助我們研發(fā)新冠疫苗的成果。

和之前的各種停留在實(shí)驗(yàn)室的成果不同，百度的這篇論文，不是一個(gè)概念上的突破，而是短時(shí)間內(nèi)就能落地的成果。

并且，它不止能針對(duì)新冠，對(duì)于其他的 mRNA 疫苗的研發(fā)，也有很大幫助。

至于效果么，已經(jīng)在新冠疫苗的研制中得到印證了。

在新冠 mRNA 疫苗的對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，對(duì)比市場(chǎng)上的新冠 mRNA 疫苗， LinearDesign 設(shè)計(jì)的疫苗序列的穩(wěn)定性（存在的時(shí)間）最多提升 5 倍，蛋白質(zhì)表達(dá)水平（在 48 小時(shí)內(nèi)）最多提升 3 倍，抗體反應(yīng)最多提升 128 倍。

前段時(shí)間，百度更是和全球四大疫苗巨頭之一的賽諾菲簽訂協(xié)議，將 LinearDesign 用于優(yōu)化 mRNA 疫苗的設(shè)計(jì)研發(fā)。

而且根據(jù)百度專家的說法，這算法在普通的傳染性疫苗研制，甚至是癌癥相關(guān)藥物的研發(fā)中，也能起到一定的作用。

加速研發(fā)過程、降低成本，可以說對(duì)整個(gè)藥物研發(fā)圈兒，都是很有意義的一件事兒。

當(dāng)然更重要的是，除了疫苗領(lǐng)域之外，這篇論文還讓人看到了一種趨勢(shì)，那就是：AI 和多學(xué)科的結(jié)合，正在大大拓展科學(xué)的邊界。

無論是用 AI 發(fā)現(xiàn)超級(jí)抗生素 Halicin ，還是用 AlphaFold 預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，或者是這次百度的 LinearDesign 。

都像這次論文的主要作者張鶴所說的那樣：一座意想不到的橋梁，將兩個(gè)乍一看沒有明顯相似之處的研究領(lǐng)域聯(lián)系起來。

那些科技圈兒的難題、目前無法到達(dá)的禁地，在未來可能也會(huì)一一用類似的方式被解決，被一座座橋梁所打通。

所以建議是繼續(xù)吃瓜等著吧，因?yàn)轭愃频摹氨ㄐ猿晒痹诓痪梦磥?，可能?huì)像家常便飯那樣，越來越多。