2月17日發表在“微軟研究院AI頭條”訂閱號上的一篇名為《從病毒到免疫，“科學地”揭開新冠病毒的神秘面紗》的論文，獲得2.5萬次點擊量。此文同時被“知乎”選入“抗擊新冠疫情”的“科研進展”欄目。連同微博的數萬閱讀量，在短短10天內便斬獲近10萬次點擊，這在發佈於大眾媒體平臺的高科技論文中比較罕見。28日，新時報記者獨家採訪到此篇文章的第一撰稿人、微軟亞洲研究院研究員王童先生。他將新冠病毒模擬為一支狡猾的“敵軍部隊”，用通俗易懂的語言揭秘人工智能(AI)技術如何對其實施精準打擊。
【基因序列對比】
識別“敵人身份信息”
據悉，微軟亞洲研究院被譽為中國AI界的“黃埔軍校”，從事AI研究20餘年。在2020年新冠肺炎疫情出現後，微軟亞洲研究院技術團隊利用“深度學習”和“大數據”等AI技術，對這種新病毒做了初步研究和探索，並於2月17日發表了科普性文章《從病毒到免疫，“科學地”揭開新冠病毒的神秘面紗》。
“新冠肺炎來了，大家討論最多的是，新冠病毒的基因和2003年SARS、2012年中東呼吸綜合徵的相似度有多高，宿主是誰，在人群中是穩定的狀態還是發生了變異。分析這些信息用到的就是序列比對技術。”王童告訴記者。
他說，人有基因，病毒也有基因，“我們把各種病毒的基因建成一個非常大的數據庫，這個新冠病毒來了，我們用其基因跟數據庫的其他病毒基因進行比對，看它們之間相似度有多少，進一步推斷病毒進化關係。比如，新冠病毒肺炎與SARS、中東呼吸綜合徵等是否有同樣的祖先，誰跟誰的祖先更近，這些都可以通過海量的基因數據以及基於AI的序列比對技術得出來。病毒也存在不斷進化、變異，識別它們之間的‘親緣關係’可以有效核實病毒的‘身份’”。
【結構預測技術】
精準判斷“敵人”樣貌特徵
王童介紹，人的遺傳物質是DNA(脫氧核糖核酸)，此次新冠病毒的遺傳物質叫RNA(核糖核酸)，基因無論對於人還是病毒，都相當於“身份證號”。如果把病毒比喻成“敵人”，要想認識病毒，就要知道它長成什麼樣子，具體來講，就是要知道它的結構。
好比人有腦袋、四肢，病毒也有基本結構，“冠狀病毒家族”有相似的基礎樣貌，但就像千人千面，它們之間也有細微差別。
微軟亞洲研究院做了一個“深度學習技術”的網絡，預測新冠病毒的結構，通過病毒“身份證號”，預測出這個病毒結構的樣貌。
“《從病毒到免疫，“科學地”揭開新冠病毒的神秘面紗》這篇論文發表後兩三天，新冠病毒的長相已經在醫學界通過實驗技術得出結果。通過對比我們發現，我們預測的病毒的總體樣貌與生物實驗得出的結果高度相似。”王童說，“包括病毒蛋白在內的絕大部分的蛋白質，通過實驗手段解析其結構往往費時費力，這就可以看出我們利用AI深度學習技術進行結構預測的重要性。”
【分子動力學模擬技術】
動態還原病毒致病過程，找準出兵有利時機
知道了病毒長啥樣，下一步就可以去分析它的“作案路徑”了。
“AI技術在這次疫情中的作用是逐級遞進的。生命科學家、醫學實驗科學家難以把病毒侵入人體的整個過程都捕捉到，只能片段式捕捉、靜態圖景展示。而AI分子動力學模擬技術，可以把靜態的照片做成電影，變成動態化的過程。”王童表示，“瞭解到病毒侵入人體的整個動態過程，我們就知道可以在哪幾個關鍵的時間點干預、‘出兵’應戰，能實現最低的人體自我損傷。”
【大數據分析】
快速篩選適合的藥物“兵種”作戰
“接下來就是怎麼‘出兵’，出什麼‘兵’，陸軍、海軍還是空軍?”王童對給病人用藥打了個形象的比喻。
“因為這次新冠肺炎是新敵人，我們還不瞭解其作戰情況。利用AI技術可以篩選合適的應戰‘兵種’。藥物可能有數十萬種，研發新藥的過程通常十分漫長，我們不可能在臨床上逐一試驗，但可以通過AI技術和大數據分析，調取跟此次新冠病毒相似度高的病毒的已知治療用藥，實現‘老藥新用’的研發策略。”王童說，“可能某一個階段，對於一個‘作戰任務’，需要不同‘兵種’聯合作戰，還要有一定數量的配比，才有可能消滅掉敵人。由於不同的‘兵種’作戰能力、‘士兵’性格脾氣不同，不同的‘兵種’還要合得來，作戰指揮不力，就可能導致不同‘兵種’分不清敵友，同胞相殘。這也就是說，因為藥物種類太多，為了避免聯合起來使用出現藥物副作用，就需要通過AI技術進行預測。利用深度學習技術建立網絡，快速篩選出多種潛在的藥物組合，提高了藥物研發的效率，為挽救病人的生命去爭取更多的時間。”
受訪嘉賓：王童
清華大學計算生物學博士，美國哈佛大學訪問學者，現任微軟亞洲研究院研究員，從事機器學習和人工智能的相關研究工作。
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