AI如何精准打击新冠病毒新时报专访人工智能专家

2月17日发表在“微软研究院AI头条”订阅号上的一篇名为《从病毒到免疫，“科学地”揭开新冠病毒的神秘面纱》的论文，获得2.5万次点击量。此文同时被“知乎”选入“抗击新冠疫情”的“科研进展”栏目。连同微博的数万阅读量，在短短10天内便斩获近10万次点击，这在发布于大众媒体平台的高科技论文中比较罕见。28日，新时报记者独家采访到此篇文章的第一撰稿人、微软亚洲研究院研究员王童先生。他将新冠病毒模拟为一支狡猾的“敌军部队”，用通俗易懂的语言揭秘人工智能（AI）技术如何对其实施精准打击。

【基因序列对比】识别“敌人身份信息”

据悉，微软亚洲研究院被誉为中国AI界的“黄埔军校”，从事AI研究20余年。在2020年新冠肺炎疫情出现后，微软亚洲研究院技术团队利用“深度学习”和“大数据”等AI技术，对这种新病毒做了初步研究和探索，并于2月17日发表了科普性文章《从病毒到免疫，“科学地”揭开新冠病毒的神秘面纱》。

“新冠肺炎来了，大家讨论最多的是，新冠病毒的基因和2003年SARS、2012年中东呼吸综合征的相似度有多高，宿主是谁，在人群中是稳定的状态还是发生了变异。分析这些信息用到的就是序列比对技术。”王童告诉记者。

他说，人有基因，病毒也有基因，“我们把各种病毒的基因建成一个非常大的数据库，这个新冠病毒来了，我们用其基因跟数据库的其他病毒基因进行比对，看它们之间相似度有多少，进一步推断病毒进化关系。比如，新冠病毒肺炎与SARS、中东呼吸综合征等是否有同样的祖先，谁跟谁的祖先更近，这些都可以通过海量的基因数据以及基于AI的序列比对技术得出来。病毒也存在不断进化、变异，识别它们之间的‘亲缘关系’可以有效核实病毒的‘身份’”。

【结构预测技术】精准判断“敌人”样貌特征

王童介绍，人的遗传物质是DNA（脱氧核糖核酸），此次新冠病毒的遗传物质叫RNA（核糖核酸），基因无论对于人还是病毒，都相当于“身份证号”。如果把病毒比喻成“敌人”，要想认识病毒，就要知道它长成什么样子，具体来讲，就是要知道它的结构。

好比人有脑袋、四肢，病毒也有基本结构，“冠状病毒家族”有相似的基础样貌，但就像千人千面，它们之间也有细微差别。

微软亚洲研究院做了一个“深度学习技术”的网络，预测新冠病毒的结构，通过病毒“身份证号”，预测出这个病毒结构的样貌。

“《从病毒到免疫，“科学地”揭开新冠病毒的神秘面纱》这篇论文发表后两三天，新冠病毒的长相已经在医学界通过实验技术得出结果。通过对比我们发现，我们预测的病毒的总体样貌与生物实验得出的结果高度相似。”王童说，“包括病毒蛋白在内的绝大部分的蛋白质，通过实验手段解析其结构往往费时费力，这就可以看出我们利用AI深度学习技术进行结构预测的重要性。”

【分子动力学模拟技术】动态还原病毒致病过程，找准出兵有利时机

知道了病毒长啥样，下一步就可以去分析它的“作案路径”了。

“AI技术在这次疫情中的作用是逐级递进的。生命科学家、医学实验科学家难以把病毒侵入人体的整个过程都捕捉到，只能片段式捕捉、静态图景展示。而AI分子动力学模拟技术，可以把静态的照片做成电影，变成动态化的过程。”王童表示，“了解到病毒侵入人体的整个动态过程，我们就知道可以在哪几个关键的时间点干预、‘出兵’应战，能实现最低的人体自我损伤。”

【大数据分析】快速筛选适合的药物“兵种”作战

“接下来就是怎么‘出兵’，出什么‘兵’，陆军、海军还是空军？”王童对给病人用药打了个形象的比喻。

“因为这次新冠肺炎是新敌人，我们还不了解其作战情况。利用AI技术可以筛选合适的应战‘兵种’。药物可能有数十万种，研发新药的过程通常十分漫长，我们不可能在临床上逐一试验，但可以通过AI技术和大数据分析，调取跟此次新冠病毒相似度高的病毒的已知治疗用药，实现‘老药新用’的研发策略。”王童说，“可能某一个阶段，对于一个‘作战任务’，需要不同‘兵种’联合作战，还要有一定数量的配比，才有可能消灭掉敌人。由于不同的‘兵种’作战能力、‘士兵’性格脾气不同，不同的‘兵种’还要合得来，作战指挥不力，就可能导致不同‘兵种’分不清敌友，同胞相残。这也就是说，因为药物种类太多，为了避免联合起来使用出现药物副作用，就需要通过AI技术进行预测。利用深度学习技术建立网络，快速筛选出多种潜在的药物组合，提高了药物研发的效率，为挽救病人的生命去争取更多的时间。”

（新时报记者祝田园）

受访嘉宾：王童

清华大学计算生物学博士，美国哈佛大学访问学者，现任微软亚洲研究院研究员，从事机器学习和人工智能的相关研究工作。

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