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MOLAR FRESH 2021年第16期

人工智能新鲜趣闻 每周一更新

用“虚拟患者”进行临床试验，科学家首次证实其与传统真人试验一样有效

近日，来自英国利兹大学计算机学院生物医学计算成像和模拟技术中心的 Alejandro F. Frangi 教授带领的研究团队，成功使用 “虚拟人群” 评估了分流器在脑动脉瘤中的效果，仅用了数月时间，就复现了 3 项真实临床实验的结果。

这一研究也首次证实了使用计算机建立的虚拟患者模型来进行临床实验与传统临床实验一样有效。

为了验证虚拟患者进行临床试验是否有效，Frangi 教授选择利用模拟试验来评估分流器有效性，并调差模拟试验能否复制真实临床试验的结果。随后，研究人员利用计算机模型，分析分流器植入后如何影响虚拟患者的血流。通过分析每个患者的不同生理指标，例如血压等等，并对虚拟患者亚组进行分析。最终，计算机模拟试验设计了 82 个虚拟参与者。而传统三大临床实验（PUFS、PREMIER、ASPIRe）分别有 109、141、207 名患者。计算机模拟试验的结果预测，血压正常的患者通过分流器治疗，将有 82.9% 的可能性成功。

对于这一研究结果，负责此研究的 Frangi 教授表示，“我们的研究证实了计算机模拟人体试验的巨大潜力，通过计算机模拟人体临床试验不仅可以复现传统临床试验的结果，而且计算机模型的时间成本和资金成本都非常低。例如，传统的临床试验从设计到完成需要 5-8 年的时间，而计算机模型一般可以在不到 6 个月的时间内完成。”

（来源：学术头条）

机器学习设计非溶血性抗菌肽

来自瑞士伯尔尼大学和日内瓦大学的Alice Capecchi，Xingguang Cai等人发表在Chemical Science的文章“Machine learning designs non-hemolytic antimicrobial peptides“使用来自DBAASP的数据训练循环神经网络(Recurrent neural networks, RNN)来设计非溶血性抗菌肽(Antimicrobial peptides, AMP)，合成并测试了28个生成肽，鉴定出针对绿脓杆菌、鲍曼不动杆菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA) 的8种新的非溶血性 AMP。结果表明机器学习可以用来设计非溶血性AMP。

作者第一次将监督学习和无监督学习结合，最大限度地利用了高度精选后的数据，合成并测试了28个筛选出的生成序列，结果产生了12个新的活性AMP，其中有8个具有非溶血性。使用NB(朴素贝叶斯)、SVM(支持向量机模型)、RF(随机森林)和 RNN AMP活性分类器来评估先验模型并预测生成肽序列的AMP活性。经过过滤和筛选后，分别获得20条和26条序列，每组再手动筛选出14条用于实验评估。实验证明，ML能够设计非溶血性AMP。

（来源：DrugAI)

使用机器学习和美国农业部全球包装食品数据库（USDA-BFPD）预测食物营养成分

马里兰大学王芹课题组首先基于自然语言处理的词频统计建立了该数据库的产品配料聚类数据库。随后将该数据库向量化并与食物的分类数据生成的one-hot向量拼接，生成大小为235753*123的矩阵。另外建立大小为235753*13的矩阵包含食品的营养数据。最后将矩阵按照9：1的比例随机取样，生成训练数据集和测试数据集，并接入既有的机器学习模型。针对食品数据的分布特点，研究团队在MLP的基础上开发了MLPcr模型并进行反复训练。

其中，基于神经网络模型，即MLP和为该数据库定制的MLPcr的预测取得了最高的准确性，对碳水化合物的预测高达0.900。对预测结果的详细分析发现，数据结构和多因素复杂性对最终预测的准确性至关重要。食品种类繁多导致食物的营养成分在数据库内的分布不均匀。对于数据分布相对接近正态分布的营养物质，如碳水化合物，使用MLPcr可以进一步提高基于MLP的预测的准确性。该研究首次开发了用于定量预测食品成分和营养素之间关系的机器学习模型。此外，这项研究为进一步改善基于食品成分的营养素预测提供了可能的方向。

（来源：FoodAI)

机器学习让3D设计速度提升7倍！Adobe最新Substance 3D小白也能入门

近日，Adobe推出了利用AI技术进行沉浸式创作的Substance 3D的工具。这次Adobe的一大波更新拓展了Substance 3D的相关工具和生态系统。利用这些工具，创作者可以制作更逼真的特效、游戏和图像。

Adobe Substance 3D Collectio可以与Adobe Creative Cloud无缝连接，创作者可以在Substance、Photoshop、InDesign之间切换自如。其中，Stager可以利用机器学习根据画面的背景计算出需要给图像添加怎样的照明。Painter、Designer和Sampler工具可以创建风格化或逼真的3D图像。Modeler使用VR界面来重现用手雕刻粘土原本的感觉，创作者可以在电脑上与模型进行交互。还有一个一个包含数千个可自定义3D资源的扩展库，用于为创作者的工作流程提供素材。该工具包还可以访问Creative Cloud中的字体等资源。

（来源：新智元）

Nat. Commun. | 研究人员解决了设计更大蛋白质的难题

来自日本和美国的一个团队已经确定了从头开始创建大型“理想”蛋白质的设计原则，为设计具有新生化功能的蛋白质铺平了道路。他们的研究结果发表在 2021 年 6 月 24 日的Nature Communications 。

研究人员之前阐明了设计具有完全一致的局部和非局部相互作用的理想蛋白质的原则，这使得设计具有四个或更少 β 链的各种新 αβ 蛋白质成为可能。

研究人员将全局骨架应变明确考虑纳入了设计方法，并成功地设计了具有预期未交换链排列的蛋白质。这些结果说明了实验结构确定在指导从头设计改进方面的价值，以及局部、超二级和全局三级相互作用在确定蛋白质拓扑结构中的一致性的重要性。增强的一组原则应该为更大的功能蛋白质的设计提供信息。并成功地设计出具有预期未交换链排列的蛋白质。

日本国立自然科学研究院 (NINS) 生命和生命系统探索性研究中心的研究员 Rie Koga 说，迄今为止，创造的理想蛋白质比自然界中常见的蛋白质更稳定、更易溶。他们认为这些蛋白质将成为设计新的感兴趣的生化功能的有用起点。

（来源：DrugAI）

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