人工智能“慧眼识珠”，首次独立发现了一种强大的新型抗生素！
美国麻省理工学院（MIT）科学家在最新一期《细胞》杂志撰文称，他们新研制出的一种深度学习人工智能（AI），鉴定出一种全新抗生素。
实验室测试表明，这种抗生素能有效杀死多种世界上最麻烦的致病细菌，包括一些对所有已知抗生素耐药的菌株。
英国《自然》杂志网站在20日的报道中指出，研究人员表示，这种名为halicin的抗生素是首个由人工智能发现的抗生素。尽管科学家以前曾使用AI辅助发现抗生素，但此次是AI首次在没有任何人类假设的情况下，从头发现全新抗生素。
美国匹兹堡大学计算生物学家雅各布·杜兰特评论道，这项研究非常出色，研究团队不仅确定了候选抗生素，还在动物实验中验证了有潜力的分子。此外，该方法还可用于发现治疗癌症、神经衰退性等疾病的药物。
无需假设
自发现青霉素以来，抗生素已成为现代医学的基石，但在全球范围内，细菌对抗生素的耐药性正急剧上升。《自然》杂志的报道称，研究人员预测，如果不尽快研发新药，预计到2050年，每年将有一千万人因耐药菌感染而丧生。
但在过去几十年，新诞生的抗生素寥寥无几，且结构上与过去已有抗生素大同小异。此外，当前用于筛选新抗生素的方法成本高昂，且耗费大量时间。最新研究负责人、MIT合成生物学家吉姆·科林斯说：“人们不断发现相同的分子，我们需要具有新颖作用机理的新型化学物质。我们希望开发一个平台，能借助人工智能的力量，开创抗生素药物发现新时代。”
为寻找新型抗生素，研究团队开发出了一个神经网络模型，这是一种受大脑结构启发的AI算法，可逐个原子学习分子的结构特性。
据MIT网站2月20日报道，在研究中，柯林斯团队使用约2500个分子来训练他们的神经网络模型，以发现能抑制大肠杆菌生长的分子。这些分子包括约1700种已获批的药物（其中300种获批抗生素）以及800种来自植物、动物和微生物的天然物质。
最新研究联合负责人、MIT计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）电气工程与计算机科学教授雷吉娜·巴兹莱表示，该算法不需要任何药物工作原理方面的假设，也无需对化学基团进行标记，就可以预测分子功能，“因此，该模型可以学到人类专家未知的新模式。”
该模型训练完毕后，研究人员用它筛选一个名为“药物再利用中心”（Drug Repurposing Hub）的分子库，该分子库包含约6000种科学家正在研究、用于治疗人类疾病的分子。他们让该模型预测哪种分子能有效抑制大肠杆菌，并仅向他们展示看起来与常规抗生素不同的分子。
扫描电子显微镜照片中呈绿色的大肠杆菌细菌 图片来源：英国《自然》杂志网站
从得到的结果中，研究团队选择了约100个分子开展物理测试，其中一种是正研究用于治疗糖尿病的分子。结果表明，它是一种具有很强抗菌活性的抗生素，且化学结构与任何现有抗生素不同。研究人员为致敬经典科幻片《2001太空漫游》，将该分子命名为“halicin”（电影里的人工智能系统名为HAL 9000）。此外，研究人员还借助使用其他机器学习模型发现，该分子可能对人体细胞具有较低毒性。
实验室测试表明，除铜绿假单胞菌（一种难以治疗的肺病原体）外，halicin对包括艰难梭菌、结核分枝杆菌和鲍曼不动杆菌等在内的多种病原体具有活性。
为测试halicin在活体动物身上的功效，研究人员用其治疗感染鲍曼不动杆菌的小鼠。鲍曼不动杆菌具有“超级耐药性”，能耐受已知所有抗生素，世界卫生组织已将其定为最需要优先处理新抗生素的病原体之一，人类迫切需要新抗生素来对付它。
研究表明，在感染了鲍曼不动杆菌的小鼠身上，halicin再次显现出神奇效果：含有halicin的软膏在24小时内，就彻底清除了感染。
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