專家談丨人工智慧技術助力新冠疫苗研發

20世紀90年代初，國際知名學者周海中先生曾經預言：「人工智慧技術將廣泛應用到各學科領域，會產生意想不到的效果。」如今，越來越多的事實證明了他的這一預言。在醫學領域，人工智慧技術在流行病方面扮演著不可或缺的角色。目前，新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）及其變異奧密克戎(Omicron)仍在全球蔓延；為構築免疫屏障，一方面進行新冠疫苗接種或使用新冠口服藥，另一方面堅持實施有效的預防措施。

無論是對新冠病毒進行基因定序，找到病毒來源以及傳播宿主，還是開發病毒疫苗或特效藥，人工智慧技術在對抗新冠方面都大有用武之地。最近，世界衛生組織(WHO)就現有的疫苗對新冠病毒及其變異作了初步的評估；他們表示研發新冠通用疫苗是一個值得期待的選項，但圍繞究竟需要多少時間這一問題卻難下定論。不少研究機構都在利用人工智慧技術開發新冠疫苗，已初步取得顯著成果。

例如，日本電氣股份有限公司(NEC) 最近在利用人工智慧技術來研發下一代新冠疫苗。目前使用的針對新冠肺炎病毒的信使核糖核酸(mRNA)疫苗將含有編碼抗原蛋白的mRNA導入人體，形成對應的抗原蛋白，進而誘導身體產生特異性免疫反應，達到預防免疫的效果。但是，近期新冠肺炎病毒的刺突蛋白中出現了大量變異，導致疫苗的防護效果下降。所以該公司的策略是，將刺突蛋白以外的病毒蛋白都作為候選抗原，排除那些容易變異的部分；為此，研究人員透過讓人工智慧技術學習免疫反應的實驗數據來確定候選抗原體。

又如，英國帝國學院研發新冠疫苗的工作原理是，利用人工智慧技術訓練免疫系統辨識特定病原體(如病毒、寄生蟲或細菌)的感染並作出反應。每種疫苗的核心都是抗原(一種基於部分病原體的小而安全的分子)，它能觸發保護性免疫反應。大多數疫苗抗原是基於單一病原體成分，如冠狀病毒的刺突蛋白，或瘧疾寄生蟲的外殼蛋白，而這限制了疫苗應對新變異的有效性和能力。為解決這個問題，研究人員將基因組、流行病學、免疫學等綜合在一起，創造出全新的合成抗原。

又如，美國西北大學正在使用人工智慧技術來加速新冠肺炎疫苗的研究。該校研究人員開發出一種新的演算法，可以預測哪些疫苗研究的結果最有可能被複製；可複製，這意味著可以再次獲得研究結果，是研究結論有效的關鍵訊號。這項模型考慮的因素比評審專家更多，因此評估疫苗的準確性和有效性會更高。他們認為，單獨使用該模型，其準確性與公開研究和證據系統化置信系統相當，若人機結合使用，準確性會更高。

再如，瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究團隊最近開發出利用人工智慧技術來預測包括新冠病毒在內的冠狀病毒未來變種的新方法；它有望促進下一代抗體療法及疫苗的研發，為制定公共衛生政策提供重要參考。研究人員表示，這種新方法有助於開發下一代抗體療法，目前他們已經開發了一些抗體，該方法可以確定哪些抗體具有最廣泛的活性，也有望促進下一代新冠疫苗的開發。

其實，中國百度公司在解決新冠疫苗問題方面早已貢獻了一臂之力。該公司在2020年就推出全球首個mRNA疫苗基因序列設計演算法LinearDesign，這是專門用於優化mRNA序列設計的高效能演算法。針對新冠mRNA疫苗序列，LinearDesign能在十幾分鐘內完成序列設計，大大提升了疫苗設計的穩定性和蛋白質表現水平，有效解決了mRNA疫苗研發中最重要的穩定性問題。

由此可見，人工智慧技術與生物製藥技術的深度結合，把新冠疫苗研發的「大海撈針」變成「按圖索驥」。完全可以相信，在廣大科技人員的努力和人工智慧技術的助力下，新冠疫苗的研發很快就能實現關鍵核心技術的重大突破，這將為全人類的生命健康保駕護航。

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