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Nature Computational Science | 量子计算生物学的实际应用

生物学的许多领域,都涉及到解决复杂的计算问题,如模拟化学反应、基因组组装、药物发现、蛋白质折叠等。尽管计算生物学领域取得了巨大的进步,但许多现实生活中的问题,仍然具有挑战性,因为它们需要大量的计算资源,超出了现有设备的能力。然而,这为开发一个基于完全不同的原理,即量子物理定律的计算设备,提供了机会。例如,在量子物理学中,一个物体可能同时处于多种状态,这种现象被称为量子叠加。在计算的语言中,量子叠加意味着比特(在这种情况下,称为量子比特或量子位)可以同时是0和1,这种“并行”的计算过程。描述N个量子位元的量子状态,通常需要大量的信息,按指数尺度按2N扩展。在如此大的计算空间中操纵概率振幅的艺术是开发量子算法的核心,人们希望量子算法在解决许多不同的任务时提供显著优势。

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    药物开发中的人工智能和多组学数据

    今天为大家介绍的是来自Pace Ventures的一篇讨论AI和多组学数据在药物开发中的应用和发展的报道。AI与多组学数据的结合应用为风投投资提供了激动人心的机遇。通过利用AI和多组学数据,我们可以加速新药和治疗方法的研发。这些新工具正在改变药物发现和开发的方式,实现高效的生物标志物识别、药物靶标发现和成本效益的垂直整合。然而,在该领域,初创公司需要应对数据管理、监管挑战,并满足制药公司对想法验证的高标准。在面对这些严峻的挑战时,有两种类型的公司脱颖而出:一类是专注于AI工具的提供商,他们为药物发现创建系统;另一类是专注于AI的生物制药公司,他们利用这些系统来发现新药物。其中,动态数据库和深入的行业知识是这些初创公司成功的驱动因素。在使用AI和基因组学进行药物发现时,大型数据库和在实验室中测试想法的能力对于成功至关重要。

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    网络生物学的未来新方向

    今天我们介绍2022年在圣母大学组织的一个网络生物学未来方向研讨会,本文由研讨会参与者合著,总结了研讨会的讨论,预计其将帮助塑造网络生物学未来计算和算法研究的短期和长期愿景。网络生物学是一个跨学科领域,集计算科学和生物科学于一体,对于深入理解细胞功能和疾病至关重要。该领域存在约20年,仍处于初级发展阶段。由于多种因素导致该领域发生了快速变化和出现了新的计算挑战,包括数据复杂性的增加和不同组织水平上多种数据类型的出现以及数据量的增长。这意味着该领域的研究方向也需要发展。因此,汇聚了网络生物学各个计算和算法方面的活跃研究者,以确定这个领域的紧迫挑战。讨论的主题包括:生物网络的推断和比较、多模态数据整合和异构网络、高阶网络分析、网络上的机器学习以及基于网络的个体化医学。

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    Signalling entropy: A novel network-theoretical fram摘要简介

    摘要 系统生物学的一个关键挑战是阐明决定细胞表型的基本原理或基本定律。了解如何在癌症等疾病中改变这些基本原则对于将基础科学知识转化为临床进展非常重要。虽然正在取得重大进展,但通过系统生物学方法确定了新的药物靶点和治疗方法,我们仍然缺乏基本系统对某些治疗成功和其他治疗失败的理解。我们在此提倡一种新的方法框架,用于系统分析和解释分子基因数据,这是基于统计力学原理。具体而言,我们提出了细胞信号熵(或不确定性)的概念,作为一种新的手段 分析和解释基因数据,更重要的是,作为阐明基础生物学和疾病基础的系统级原则的一种手

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    AlphaFold、人工智能(AI)和蛋白变构

    AlphaFold 闯入了我们的生活。一种强大的算法,强调了生物序列数据和人工智能(AI))的力量。AlphaFold有附加的项目和研究方向。一直在创建的数据库承诺了无数的应用程序,这些应用程序具有巨大的潜在影响,但仍然难以推测。人工智能方法可以彻底改变个性化治疗并带来更明智的临床试验。他们承诺在重塑和改进药物发现策略、选择和优先考虑药物靶点组合方面取得巨大飞跃。研究人员简要概述了结构生物学中的人工智能,包括分子动力学模拟和预测微生物群与人类蛋白质之间的相互作用。研究人员强调了由深度学习驱动的AlphaFold在蛋白质结构预测方面所取得的进步及其对生命科学的强大影响。同时,AlphaFold 并没有解决长达数十年的蛋白质折叠挑战,也没有识别折叠途径。AlphaFold提供的模型没有捕捉到像折叠和变构这样的构象机制,而这些机制植根于系综中,并由其动态分布控制。变构和信号是群体的特性。AlphaFold 也不会生成本质上无序的蛋白质和区域的系综,而是通过它们的低结构概率来描述它们。由于 AlphaFold生成单级结构,而不是构象系综,它无法阐明变构激活驱动热点突变或变构耐药的机制。然而,通过捕获关键特征,深度学习技术可以使用单一预测构象作为生成多样化系综的基础。

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    【终极算法】机器学习五大学派,终极算法能否一统江湖

    【新智元导读】什么是终极算法?算法已在多大程度上影响我们的生活?本文介绍了著名算法专家,机器学习领域的先驱人物 Pedro Domingos 的新书《终极算法》,详解了机器学习的五大学派。文章总结道,每个学派都有自己的主算法,能帮助人们解决特定的问题。而如果整合所有这些算法的优点,就有可能找到一种“终极算法”,该算法可以获得过去、现在和未来的所有知识,这也必将创造新的人类文明。本书提出的问题令人深思。 机器学习并不新颖。我们从20世纪90年代就开始见证机器学习了。当时亚马逊推出了一个新的“为你推荐”功能,为

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