Словарь ИИ

Что такое AlphaFold

Коротко

AlphaFold это нейросеть Google DeepMind, которая по цепочке аминокислот предсказывает трехмерную форму белка с точностью, близкой к экспериментальной.

История ИИ · AlphaFold

Михаил МозгПроверено: 16 октября 20261 минута чтения

Ребенку

Представь шнурок с разноцветными узелками, который сам складывается в фигуру, как оригами. Внутри нас работают крошечные помощники, белки, и каждый сложен по-своему. От того, как он сложен, зависит его работа. Раньше ученые месяцами выясняли форму одного такого помощника. Теперь компьютер угадывает ее по порядку узелков очень быстро, и врачам легче искать новые лекарства.

Простыми словами

Белок собран из звеньев, аминокислот, как цепочка. Готовая цепочка сворачивается в сложную пространственную фигуру, и от этой формы зависит, что белок делает в клетке. Узнать форму опытным путем трудно: на одну структуру уходят месяцы и годы, поэтому изучено около 100 тысяч белков, а известных цепочек миллиарды. AlphaFold решает задачу расчетом. Модель смотрит на последовательность и на похожие цепочки у других организмов и выдает координаты атомов вместе с оценкой уверенности. Ученый получает модель белка без долгого эксперимента и сразу видит, каким участкам можно доверять.

Для бизнеса

Для фармацевтики, биотехнологий и агрохимии AlphaFold удешевляет ранние стадии: структуру белка-мишени смотрят до лабораторных проверок и сокращают их число. Базу AlphaFold DB ведут Google DeepMind и Европейский институт биоинформатики EMBL-EBI, в ней больше 200 млн предсказанных структур, данные разрешено использовать в том числе в коммерческих проектах по лицензии CC BY 4.0. Код AlphaFold 2 открыт под Apache 2.0, параметры модели под CC BY 4.0, поэтому ее можно запускать на своих серверах и не передавать последовательности наружу. Нужны видеокарты и специалист, который настроит конвейер. Предсказание остается гипотезой, его подтверждают экспериментом.

Для специалиста

Версию AlphaFold 2 описали Jumper и соавторы в статье «Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold» (Nature, онлайн 15 июля 2021 года); на конкурсе CASP14 модель в большинстве случаев дала точность, сопоставимую с экспериментальными структурами. Ствол сети состоит из блоков Evoformer, где есть компоненты на основе внимания: они обмениваются информацией между представлением множественного выравнивания (multiple sequence alignment, MSA) и представлением пар остатков. Затем структурный модуль задает для каждого остатка поворот и сдвиг и строит координаты атомов. Уверенность выражается метрикой pLDDT. Через неделю вышла работа Tunyasuvunakool и соавторов: модель применили почти ко всему протеому человека, 98,5% белков. Нобелевская премия по химии 2024 года отметила предсказание структуры белков; по пресс-релизу, AlphaFold2 к тому времени использовали больше 2 млн человек из 190 стран.

Пример

Лаборатория ищет фермент для переработки отходов. Сотрудники скачивают из AlphaFold DB предсказанные структуры кандидатов и отправляют в дорогую экспериментальную проверку только те, где активный центр устроен подходяще.

Связанные термины

Вопросы и ответы

Что делает AlphaFold?

Предсказывает трехмерную структуру белка по его аминокислотной последовательности и показывает, насколько модель уверена в каждом участке. Это помогает понять, как белок работает, и подобрать к нему лекарство.

Можно ли использовать AlphaFold в коммерческих проектах?

Код AlphaFold 2 распространяется под лицензией Apache 2.0, параметры модели и база предсказаний под CC BY 4.0, она допускает коммерческое использование с указанием авторства. Условия других версий стоит проверить отдельно до начала проекта.

Источники

Где это применяют в компании

ИИ в медицине: где он уже помогает клиникам и врачам

Не уверены, нужно ли это вашей компании?

Карта ИИ-решений