藥物研發(fā)裝上“量子顯微鏡”

科技日?qǐng)?bào)訊 （記者吳長(zhǎng)鋒 洪敬譜）8月8日，記者從安徽省量子計(jì)算工程研究中心獲悉，本源量子計(jì)算科技（合肥）股份有限公司聯(lián)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、合肥綜合性國家科學(xué)中心人工智能研究院，成功實(shí)現(xiàn)全球首個(gè)基于量子邊編碼技術(shù)的藥物分子性質(zhì)預(yù)測(cè)應(yīng)用，并在我國自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟空”上完成真機(jī)驗(yàn)證。這項(xiàng)技術(shù)如同給藥物研發(fā)裝上“量子顯微鏡”。相關(guān)研究成果發(fā)表在《化學(xué)信息與建模雜志》上。

在藥物研發(fā)中，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)分子性質(zhì)是快速篩選候選藥物的關(guān)鍵。圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就像是用畫圖的辦法來研究藥物分子，即把分子里的原子當(dāng)成一個(gè)個(gè)“小點(diǎn)”、連接原子的化學(xué)鍵當(dāng)成“線條”。現(xiàn)有的量子算法雖能提升處理“小點(diǎn)”的能力，卻不知如何處理“線條”。這就好比一幅拼圖少了關(guān)鍵模塊，始終無法完整展現(xiàn)分子真正的特性。

此次研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的量子嵌入圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，融入全球首創(chuàng)量子邊編碼技術(shù)和量子節(jié)點(diǎn)嵌入模式，首次在量子層面實(shí)現(xiàn)原子與化學(xué)鍵的同步處理。這一創(chuàng)新大幅提升了對(duì)分子行為的預(yù)測(cè)精度，從而顯著提升藥物發(fā)現(xiàn)效率。目前，基于該項(xiàng)技術(shù)的藥物毒性預(yù)測(cè)真機(jī)應(yīng)用已上線“本源量子計(jì)算云平臺(tái)”。

“如果說傳統(tǒng)圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法是‘望遠(yuǎn)鏡’，那么融入全球首創(chuàng)量子邊編碼技術(shù)的量子嵌入圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就是‘顯微鏡’。它不僅能看清原子位置，更能清晰捕捉到化學(xué)鍵的相互作用，讓藥物研發(fā)邁向‘精準(zhǔn)設(shè)計(jì)’。”“本源悟空”軟件研制團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人竇猛漢介紹，“這一技術(shù)顯著提升了關(guān)鍵藥物性質(zhì)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率：HIV抗病毒藥物篩選準(zhǔn)確率從73%躍升至97%，阿爾茨海默病藥物預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率從64%提升至70%。”

(責(zé)編：楊曦、陳鍵)