10月21日，第三屆“創(chuàng)世技”顛覆性創(chuàng)新榜發(fā)布暨顛覆性創(chuàng)新成果(海淀)轉(zhuǎn)化促進(jìn)中心揭牌儀式在北京海淀舉辦。作為2020年全國(guó)雙創(chuàng)周云上活動(dòng)周部委、北京市和中關(guān)村創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)季重點(diǎn)活動(dòng)之一，本次活動(dòng)發(fā)布了2020“創(chuàng)世技”顛覆性創(chuàng)新榜和最具顛覆性潛力榜。其中，百度研究院的“AI助力新冠病毒分析和疫苗序列設(shè)計(jì)”成果入選2020顛覆性創(chuàng)新榜。

百度技術(shù)委員會(huì)理事長(zhǎng)陳尚義(左四)領(lǐng)獎(jiǎng)

自2020年新冠疫情發(fā)生以來(lái)，百度持續(xù)上線一系列技術(shù)和服務(wù)，全面支持疫情防控和復(fù)工復(fù)產(chǎn)。特別是在新冠肺炎病毒基因測(cè)序和疫苗研究方面，百度此前免費(fèi)開放的線性時(shí)間算法LinearFold等人工智能前沿技術(shù)更是發(fā)揮了巨大作用。今年五月，百度研究院再次深化在AI算法領(lǐng)域的能力,重磅推出全球首個(gè)mRNA疫苗基因序列設(shè)計(jì)算法LinearDesign，大大提升了疫苗設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和蛋白質(zhì)表達(dá)水平，加速了疫苗研發(fā)速度。

顛覆性AI新算法 LinearDesign 16分鐘優(yōu)化mRNA疫苗穩(wěn)定性

從生物學(xué)角度看，疫苗的研制有多個(gè)方向，如DNA疫苗、mRNA疫苗、蛋白質(zhì)疫苗等。其中，mRNA疫苗是最有希望的預(yù)防工具。但mRNA本身穩(wěn)定性差、易被分解，所以在保存、運(yùn)輸過(guò)程中及體內(nèi)表達(dá)時(shí)很容易失效。因此，如何穩(wěn)定mRNA，提升研發(fā)效率，成為了全球科研機(jī)關(guān)、防疫機(jī)構(gòu)和生物醫(yī)學(xué)公司的難題。

基于此，百度LinearDesign算法應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域經(jīng)典算法——?jiǎng)討B(tài)規(guī)劃算法，將這一問(wèn)題的搜索時(shí)間從億萬(wàn)億年降低到分鐘級(jí)。在新冠病毒的刺突蛋白序列上的計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)表明，LinearDesign能夠設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定的序列，而且設(shè)計(jì)時(shí)間只需要1個(gè)半小時(shí)。

值得一提的是，如果采用線性時(shí)間近似算法，所需時(shí)間還可以進(jìn)一步縮短到16分鐘， 且與最優(yōu)解的能量差距(衡量穩(wěn)定性的指標(biāo)，能量越低越穩(wěn)定)只有0.6%。這兩種設(shè)計(jì)相比于自然界天然存在的新冠病毒刺突蛋白mRNA序列要穩(wěn)定的多(能量降低了150%)。

AI算法免費(fèi)開放 百度持續(xù)釋放技術(shù)原力

事實(shí)上，在LinearDesign算法出爐之前，百度已經(jīng)開始用AI算法助力疫情防控。今年1月，百度研究院免費(fèi)開放了將此次新型冠狀病毒的全基因組二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)從55 分鐘縮短至27 秒的LinearFold算法，而新算法LinearDesign正是基于線性時(shí)間算法LinearFold的升級(jí)。

因此，同LinearFold算法一樣，百度研究院繼續(xù)向全球疫苗研發(fā)機(jī)構(gòu)及研究中心等免費(fèi)開放LinearDesign算法，并在arXiv發(fā)布了相關(guān)論文、提供了CoV-Seq工具平臺(tái)，讓研究人員能夠加速科研的進(jìn)展，助力新冠病毒疫苗研發(fā)。

可以看到，人工智能技術(shù)可以從技術(shù)角度為新冠疫苗研發(fā)提供全新的解題方法。LinearDesign算法，正是來(lái)源于百度與全球生物、醫(yī)藥專家的思想碰撞。而隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，在生物計(jì)算領(lǐng)域，AI與生物、醫(yī)藥等行業(yè)的深度融合可以有效填補(bǔ)復(fù)雜行業(yè)問(wèn)題與前沿算法之間的關(guān)鍵空白地帶，加速算法落地和反哺計(jì)算問(wèn)題的定義，而這可能會(huì)成為生物計(jì)算領(lǐng)域發(fā)展的新方向，同樣也可能是AI落地探索的一種全新模式。

目前，百度已與中國(guó)疾病預(yù)防控制中心病毒病預(yù)防控制所簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，聯(lián)合設(shè)立“中國(guó)CDC應(yīng)急技術(shù)中心-百度基因測(cè)序工作站”。中國(guó)疾病預(yù)防控制中心后續(xù)也將使用百度LinearDesign算法設(shè)計(jì)的mRNA疫苗序列進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證疫苗的穩(wěn)定性和蛋白質(zhì)表達(dá)效率。未來(lái)，百度將繼續(xù)以AI技術(shù)助力全球抗疫事業(yè)。