人工智能--类人机器的前瞻性与发展趋势

 2022-06-14 12:20:09    12  

我们现在讨论人工智能(AI)能对生命科学产生革命性影响,是因为当今世界无论是国家,民族,社会意识形态以及文明与文化全都是以科学技术为基础,科技巨量投资,竞争非常激烈。基础学科难度高,分科细化。但是在生物医学领域里,AI则完全不同,不同主要在什么地方?

比如在生物医学领域的AI能指导当代科技迅速投入应用科学领域,像基因测序,对于生物与植物的遗传学研究和诊断就具有革命性的影响,由此进一步细化出基因分子诊断学,基因分子治疗,肽链包括基因与碱基片段的嵌入与干扰,(转基因植物,基因工程的生物医疗的药物以及用于军事目的的各类生物医学实验)。

再比如谷歌AI能够准确的预测蛋白质折迭,蛋白质折叠是蛋白质获得其功能性结构和构象的过程。 通过观察与建构这一物理过程,蛋白质从无规则扭曲状态折叠成特定的功能性三维结构。 当我们从mRNA序列翻译成线性的肽链时,蛋白质都是以去折叠多肽或无规则卷曲的形式存在。 结构决定功能,仅仅了解蛋白质的基因组成序列并不能让我们真正理解蛋白质的功能。 如何知道它的工作及运转程序以及蛋白质如何作用在细胞环境下(特定的 酸碱度 、温度等)自我组装建构,这种过程被称为蛋白质折叠。

蛋白质折叠问题是“21世纪的 生物物理学 ”这是重要课题,它是 分子生物学 中心法则 尚未解决的一个重大生物学问题》,一旦解决了,在基因诊断,治疗,基因对人类的关联影响和疾病的传播,生物制药植物的基因研究上都立刻会有颠覆性的影响。这就是我说的,通过一个基础科研项目的应用模块,这个应用模块还可以被独立的审视。

简单说,在生物医学领域的AI技术,它完全符热力学第二定律的过程,表述热力学过程的单向不可逆性--孤立系统自发地朝着热力学平衡方向──最大熵状态──演化,因此能量越低就越稳定。以上蛋白质折迭过程,从能量景图和自由能都可以很好地说明。但要说原因目前还很难解释,只能说是一种自然的选择。

不知道大家是否还记得,我在《精神现象的起源与东西方文明之间的差异》一文中说过;

简单说就是;我们说的“精神”就是指“感知”的一种高级状态,我们把自体感知的总和”叫做“精神”,它源于生物的基础物理现象中的“感应”属性。即生物原始基础理化物质的“感应”以及人类抽象意识的自体衍生态叫精神。这个过程是线性的渐进式演化。比如氢原子核与外围的电子,这就是感应现象。感应现象表达着感知现象和后来一切精神现象的渊源。生物的本质是物质,而物质的属性分化和属性代偿的原理是由于宇宙物质的存在效价逐步递弱,从而要求相应的属性代偿予以弥补。(请参考热力学第二定律)人类的“精神现象”和“感知能力”归根结底就是“自然物质表达出的感应属性及其代偿增益”的产物。

蛋白质的折叠也可以看成是能量与熵的竞争。它也最好地反应能量跟熵的竞争关系,这是抽象地讨论蛋白质折叠问题的一个普遍的方式。蛋白质折叠的能量属于物质的内在能量,而不是自由能量。观察,结构蛋白质天然态的结构模型也是先要考虑能量,能量是蛋白质内部结构的稳定属性。

蛋白质的折叠趋向于能量最低的构象」这个解释应该是对的,仅从自由能的角度考虑稳定性,也只能看到一个表象,蛋白质折叠问题远不止是这样,这个问题不是完全用物理化学就能解释清楚的。要从多个视角理解为什么是折叠的时候蛋白质总是「趋向于能量最低的构象」,这就必然看到其中有进化的影子。在漫长的进化过程中,蛋白质分子究竟会怎样进化呢?我们从生物学的角度来说明这个问题?蛋白质要实现具体的生物功能往往需要有比较固定的构象。,因此在进化中,其序列是经过演化出来的设计。这就是蛋白质折叠可能的生物学原因。物理学角度是能量与熵的竞争,从生物学的角度就是进化的过程。

不知道我是否讲明白了,人类这个物种从出现生物学意义的演化开始就有两套系统体系,各自有序的渐进式演化,同时还相互影响,相互作用,那就是①以自然状态出现的各种无机类物质,②以大分子与蛋白质为主的有机物质,这两套系统与体系就如同生物基因的双螺旋结构,相互匹配又相互影响,无论人类的精神层面,意识层面,还是行为学层面都是它们交织演化的外部显现,

(下一讲;类人机器的前瞻性与发展趋势)

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