财联社10月10日讯,据中山大学微信公众号,10月9日,中山大学医学院施莽教授团队与阿里云李兆融团队在《细胞》杂志(Cell)发表论文报告了180个超群、超过16万种全球RNA病毒的发现,这是迄今为止规模最大的RNA病毒研究,大幅扩展了全球RNA病毒的多样性。
该研究将人工智能技术应用于病毒鉴定,发现了传统方法未能发现的病毒“暗物质”,探索了病毒学研究的新路径。
文章第一作者侯新(左三)和阿里云团队在中山大学医学院合影
传统病毒发现方法遇瓶颈 人工智能突破“已知”探“未知”
病毒是地球生态系统的重要组成部分,也与人类的健康密切相关。但是,目前已知的病毒种类仍十分有限,用更高效、更精准的方法发现和鉴定新病毒,一直是病毒学研究的基础工作。
最早,人们通过分离培养病毒,在显微镜下观察确认病毒的存在。随着生命组学的发展,科学家们能够利用测序技术,比较未知病毒和已知病毒核酸序列的相似性,识别和鉴定新病毒。这种方法十分依赖对病毒的既有认知。
然而,RNA病毒是一种高度分化、种类繁多且容易变异的病毒,尤其在面对缺乏同源性或同源性极低的“暗物质病毒”时,这种序列同源性比对的方法很容易失灵。
使用人工智能对全球病毒圈深度挖掘并分类
人工智能技术的引入使突破“已知”寻找“未知”成为可能。研究中,团队采用的核心算法LucaProt是一种能够深度学习的Transformer模型,在大量学习病毒和非病毒基因组序列后,可以自主形成一套关于病毒的判断标准,从而在大量的RNA测序数据集中挖掘出病毒序列。在测试中,LucaProt表现出极高的准确性和特异性,假阳性率为0.014%,假阴性率为1.72%。在与其他病毒挖掘工具的对比中,它也在处理较长序列的方面展现出优势。
“人工智能的算法模型能够挖掘出我们之前忽略或根本不知道的病毒,这种能力在疾病防控和新病原的快速识别中尤为重要。特别是在疫情暴发时,人工智能的速度和精度可以帮助科学家更快地锁定潜在病原体。”施莽说。
发现大量全新RNA病毒 刷新全球病毒圈认知
利用LucaProt,研究团队对来自全球生物环境样本的10,487份RNA测序数据进行病毒挖掘,发现了超过51万条病毒基因组,代表超过16万个潜在病毒种及180个RNA病毒超群(相当于门或纲的分类级别),使RNA病毒超群数量扩容约9倍。其中23个超群无法通过序列同源方法识别,被称为病毒圈的“暗物质”。
“这些病毒不仅指感染人类的病原体,还包括广泛存在于环境中的、感染各类生物的病毒。各种动物、植物、单细胞原生生物、真菌、细菌和古菌都可能感染病毒。深入了解环境中的病毒,有助于我们更好地理解整个生态系统的运作机制。”论文第一作者侯新博士介绍,“此外,我们还可以利用这种方法发现与人类疾病密切相关的病毒,用于新发传染病的监测和预警。”
依靠数据挖掘出来的新病毒,是否会停留在数字层面?通过对新发现病毒的分析,科学家们对病毒圈的认知也在不断深化。
新发现病毒的遗传多样性(黄色部分)
在这项研究中,团队报告了迄今最长的RNA病毒基因组,长度达到47,250个核苷酸;发现了超出以往认知的基因组结构,展现出RNA病毒基因组进化的灵活性;识别到多种病毒功能蛋白,特别是与细菌相关的功能蛋白,进一步表明还有更多类型的RNA噬菌体亟待探索。
研究指出,新发现的病毒分布在地球的各类生态环境中。总体上,落叶层、湿地、淡水和废水环境的病毒多样性最高。然而,在南极底泥、深海热泉、活性污泥和盐碱滩等极端环境中,RNA病毒的多样性和丰度并不低,甚至在深海热泉的高温环境中,仍有RNA病毒在活跃复制。
“这项研究中,病毒的发现运用了人工智能的技术,但分类仍基于现有的体系进行。面对远源的新病毒,现有的分类体系已经显得力不从心。未来,这一体系在门、纲等更深层次的分类上,可能会有大规模的调整。”施莽说,“我们的研究展示了病毒多样性的深度,但广度仍有待更多样本的补充。病毒的多样性远超人类想象,我们目前所看到的仍是冰山一角。”
人工智能技术广泛应用 或助力破解更多科研难题
LucaProt虽然是一个专门为RNA病毒发现设计的模型,但它同时融合了对蛋白质序列和隐含结构信息识别的功能,也可用于蛋白质功能的鉴定。在论文中,研究团队开源了LucaProt模型,并通过在线网站分享给全球科学家。
“这个框架正在逐步成为该领域的前沿工具,也开始被应用到其他类型的蛋白质鉴定和功能发现任务上。”阿里云生物计算总监李兆融表示,人工智能正在逐步改变科学家解决包括病毒学在内的各类科学问题的方式。
中国工程院院士、中国疾控中心传染病溯源预警与智能决策全国重点实验室主任徐建国院士表示,LucaProt的成功标志着人工智能算法在病毒发现方面的重大突破。未来,人工智能方法有望成为微生物学领域的主要工具,并可应用于病毒对人类致病性的预测。
上海生物信息技术研究中心主任、广州国家实验室李亦学研究员认为,LucaProt能够从序列和空间结构两个水平上,融合提取RNA病毒基因组序列的长程相关信息和组成特征,能够先验地识别数据中RNA病毒组成的模式和特征,这是传统的基于同源分析的进化分析方法难以企及的。因此可以看到,人工智能在解决生物学科学问题中具有更广泛的应用潜力。
中山大学团队和阿里云团队在中山大学医学院讨论工作
施莽介绍,这项研究与阿里云飞天实验室的AI4S-生物计算团队合作开展,他们专注于生物序列的基础模型研究。中山大学团队负责病毒学方面的问题,而阿里云团队则专注于人工智能模型的开发和计算。“双方经常互相拜访,一起坐下来讨论问题,帮助彼此理解对方不熟悉的领域。”施莽说,“我们希望继续通过跨领域、紧密的科研合作,充分利用云计算和人工智能的优势,解决生命科学领域的重要问题。”
中山大学团队访问阿里云
来源:财联社
本文初摘录于:2024-10-11,最后校对或编辑于:2024-10-11
本页面二维码
© 版权声明:
本站资讯仅用作展示网友查阅,旨在传播网络正能量及优秀中华文化,版权归原作者所有。
如有侵权请 联系我们 予以删除处理。
其他事宜可 在线留言 ,无需注册且留言内容不在前台显示。
了解本站及如何分享收藏内容请至 关于我们。谢谢您的支持和分享。
猜您会读:
-
《真实的谎言》30周年:90年代烧掉1亿美元,画面吊打当今特效
《真实的谎言》,在全球特效发展史上写下了浓墨重彩的一笔。文 | 臧剑* 特别感谢谢亚伦、王伟男对本文的贡献部分珍贵照片提供 | 约翰·布鲁诺排版编辑 | Joy作为詹姆斯... 2025-04-23 - 第一批受害者已出现撰文/ 黎炫岐编辑/陈邓新排版/Annalee用AI搜集资料、做PPT、改论文……虽然AI暂时还不能“替代”人类,但不可否认的是,AI正以前所未有的速度,渗透进普通... 2025-04-16
- 2016年,马斯克成立了一家脑机接口公司,名叫Neuralink,宣称要打造出一种让人类大脑和外界进行信息交互的设备,如果此举真的能实现,那未来人类就能实现网友口中的赛博飞升。... 2025-04-06
-
“我们跑高速去试驾都在车上睡”,车企销售人员极力宣传智驾系统的强大功能,淡化风险
4月1日,小米汽车智驾系统引发的事故在汽车行业内引发关注。资深汽车研发工程师周强(化名)在接受新黄河记者采访时指出,国内部分车企在智能驾驶系统的用户引导方面存在缺失... 2025-04-02 - 特朗普周五在白宫高调宣布,将第六代战机交由波音公司生产,并命名为F-47,以维持美国“下一代空中优势”(NGAD)。特朗普炫耀说,“这种隐形飞机几乎看不见,而且拥有前所未... 2025-03-23
- 作者 | 姚西西来源 | 华商韬略(ID:hstl8888)33岁的刘靖康,等来了证监会的批复,不出意外,他将是科创板最年轻的董事长之一。他一手创立的影石创新(Insta360),用9年... 2025-03-21
- 2025刚开年,来自杭州的两个年轻人,震撼了全球科技圈,到今天关于他们的讨论热度丝毫未减,成了这个春节当之无愧的“顶流”。他们就是宇树科技的创始人王兴兴与深度求索(Dee... 2025-03-17
- 媒体并没带来更多有价值的思想;技术并没真正促进公平正义,当这两个怪物狼狈为奸时,资本站在旁边猥琐的窃笑,他们要收割百姓。现在的AI最大能耐就是吓唬,不学习就要淘汰,... 2025-03-14
- 据《南华早报》报道,中国科学家已经研发出一款基于激光的全球最强大摄像机,能够从近地轨道识别辨别人脸等微小细节。报道指出,这款摄像机由中国科学院航空航天信息研究所的... 2025-03-13
-
比Deepseek还强的Manus(马牛死)爆火:打工人的天彻底塌了
时代的列车太快,一不小心就闪了我的老腰。前几天我还信誓旦旦地说:AI只是工具,只是我们未来工作的协作者。没想到打脸来得这么快,Manus横空出世,彻底改变了我的想法。如果... 2025-03-12 - 3月10日,人民日报新媒体发布《献给春天的演讲:相信》。讲述人王兴兴是个“90后”,他开创了全球低成本高性能足式机器人的技术先河。他和团队研发的四足机器人已占全球近7成... 2025-03-11
-
小米被曝要求员工日均工时不低于11.5小时,员工:低于8小时需说明
近日,有脉脉用户发帖称,小米要求员工日均工时不低于11.5小时,其中低于8小时需要提交说明,工时排名靠后的要被约谈,甚至劝退。“小米查工时”相关话题在小红书等平台引发讨... 2025-04-24 -
“心机商标”乱象调查:“120W”充电器,“120W”为商标名称实际功率12W
“120W”充电器,“120W”为商标名称实际功率12W“心机商标”乱象调查“买了‘去屑三分钟奇迹洗发水’,用后发现去屑效果一般,根本没有奇迹可言。找商家理论,对方说这款洗发... 2025-04-24 -
美国总统特朗普正通过谈判手段结束俄乌战争,美方已经向乌方提交了一份和平协议,其中包括美国承认克里米亚为俄罗斯领土。但是乌方拒绝接受这一条款,美国方面十分不满。据美... 2025-04-24
-
胡锡进:钢结构的大桥发生火灾,把桥“烧断了”,超乎普通人想象
北京顺义潮白河大桥周三着火并坍塌,事故没有造成任何人员伤亡,是个万幸。事故从发现到处理应当说很及时也很准确。钢结构的大桥居然能发生严重火灾,并且把桥“烧断了”,这... 2025-04-24 - 近日,武汉市民台女士(化名)因脑膜瘤术后双目失明向保险公司申请理赔时遭遇纠纷。其购买的两份中国人寿保险中重大疾病险获赔3万元但15万元保额的防癌险遭拒赔理由是“不符合... 2025-04-23
-
游客大理古城买瓜起争执:170克苹果手机放上电子秤,显示0.34千克
近日,四川游客李先生在云南大理古城流动摊贩处买完西瓜,出于好奇用自己的苹果15手机(标重170克)验证对方的电子秤,竟称出“0.34千克”的重量,这让他感到很诧异。之后李先... 2025-04-23 -
2.26亿元!税务部门查处MCN机构重大虚开发票偷税骗补案件
国家税务总局今天(21日)公布一起网络主播管理机构伙同不法中介虚开、偷税、骗补重大案件。经查,广东惠州高赋帅文化传媒有限公司通过设立空壳企业虚开发票1196份,价税合计2... 2025-04-23 - 【文/观察者网 邵昀】从大举削减联邦科研经费、以“打击校园反犹太主义”为由威胁冻结高校资金,到无故剥夺留学生签证,美国总统特朗普的“三板斧”令科研界风声鹤唳。据美国... 2025-04-20
- 极目新闻记者 丁伟 肖名远在河北廊坊三河市的商户招牌“变色”风波中,有网友注意到,三河市公安局(西院)的警徽颜色也发生了更改。4月16日,三河市相关部门向极目新闻记者... 2025-04-16
- 《联合早报》4月15日报道,新加坡国务资政李显龙星期一(4月14日)在全国职工总会中心礼堂同工运领袖对话时强调,中美关税战严重损害两国关系,极端的关税措施实质上扼杀了双... 2025-04-16