Alphamfold3, erstaunlicher als AlphaGo...

KI, entschlüsselt das Geheimnis des Lebens... Der Markt für die Entwicklung neuer Medikamente verändert sich
AI Unlocks the Secrets of Life... Transforming Drug Development

Artikel von Choi Bong-hyuk, Kolumnist | theesg News
Article by Columnist Choi Bong-hyuk | theesg News

Die Struktur von Proteinen ist der Schlüssel zum Verständnis der Lebensvorgänge. Die Vorhersage dieser Struktur stellte jedoch jahrzehntelang eine Herausforderung in den Biowissenschaften dar. Künstliche Intelligenz (KI) hat die Antwort auf dieses Problem geliefert. Der Protagonist ist 'AlphaFold', eine von Google DeepMind entwickelte KI.
Protein structure is key to understanding life's phenomena. However, predicting this structure remained a decades-long challenge in the life sciences. Artificial intelligence (AI) has provided the answer to this problem. The protagonist is 'AlphaFold,' an AI developed by Google DeepMind.

AlphaFold ist ein KI-Programm, das die dreidimensionale Struktur von Proteinen allein anhand von Aminosäuresequenzen präzise vorhersagt. Einfach ausgedrückt bedeutet dies, dass die KI zuerst die Drehungen und Windungen von Proteinen entwirft, die so lang und komplex sind wie ein Knäuel verhedderter Fäden. Da sich Proteine in bestimmte Strukturen falten müssen, um richtig zu funktionieren, liefern AlphaFolds Vorhersagen revolutionäre Erkenntnisse für das Verständnis von Lebensvorgängen und die Entwicklung neuer Medikamente.
AlphaFold is an AI program that accurately predicts the three-dimensional structure of proteins using only amino acid sequences. Simply put, it means the AI first sketches out the twists and turns of proteins, which are as long and complex as tangled threads. Since proteins must fold into specific structures to function properly, AlphaFold's predictions provide revolutionary insights for understanding life phenomena and developing new drugs.

Herausforderung für das Rätsel der 'Proteinfaltung'
Challenging the 'Protein Folding' Puzzle

Mitte der 2010er-Jahre, nachdem DeepMind mit seiner Schach- und Go-KI 'AlphaGo' die Welt verblüfft hatte, stellte sich DeepMind einer weiteren Herausforderung. Diesmal war es das 'Proteinfaltungsproblem', oft als 'heiliger Gral' der Biowissenschaften bezeichnet. Zuvor erforderte die Aufdeckung von Proteinstrukturen jahrelange Experimente und enorme Forschungsfinanzierungen. DeepMind glaubte, dass die Mustererkennungsfähigkeiten der KI und riesige Datenressourcen dieses Problem lösen könnten.
In the mid-2010s, after astonishing the world with its chess and Go AI 'AlphaGo,' DeepMind embarked on another challenge. This time, it was the 'protein folding problem,' often called the 'holy grail' of life sciences. Previously, revealing protein structures required years of experiments and enormous research funding. DeepMind believed that AI's pattern recognition capabilities and vast data resources could solve this problem.

Nachweis seiner Fähigkeiten bei den KI-Wettbewerben zur Proteinstrukturvorhersage
Proving Its Prowess at the AI Protein Structure Prediction Olympics

AlphaFold trat 2018 erstmals beim internationalen Wettbewerb zur Proteinstrukturvorhersage 'CASP' an. Trotz Version 1.0 erreichte es eine höhere Genauigkeit als jede bestehende Vorhersagemethode und belegte den ersten Platz. Damals war es noch nicht in der Lage, Experimente zu ersetzen, aber es bewies das Potenzial der KI, das Paradigma der Biowissenschaften zu verändern.
AlphaFold made its debut at the 2018 international protein structure prediction competition 'CASP.' Despite being version 1.0, it achieved higher accuracy than any existing prediction method, securing first place. At the time, it wasn't yet at a level to replace experiments, but it proved the potential for AI to change the paradigm of life sciences.

Im Jahr 2020 zeigte AlphaFold 2.0 auf demselben Wettbewerb ein völlig neues Leistungsniveau. Es erzielte eine Vorhersagegenauigkeit, die mit den tatsächlichen experimentellen Ergebnissen vergleichbar war oder diese sogar übertraf. Die wissenschaftliche Gemeinschaft feierte dies als "die virtuelle Lösung des Proteinfaltungsproblems".
In 2020, AlphaFold 2.0 showcased a completely new level of performance at the same competition. It achieved prediction accuracy comparable to or even surpassing actual experimental results. The scientific community hailed this as "the virtual solution to the protein folding problem."

Veränderung der wissenschaftlichen Landschaft durch Offenlegung von Daten
Changing the Landscape of Science Through Data Disclosure

Im Jahr 2021 stellte DeepMind das Vorhersagemodell und den Quellcode von AlphaFold Wissenschaftlern weltweit kostenlos zur Verfügung. Gleichzeitig wurden die 3D-Strukturen von Millionen von Proteinen vorhersagt und in einer Datenbank gespeichert. Diese Daten werden heute in zahlreichen Bereichen der Biowissenschaften eingesetzt, darunter die Arzneimittelentwicklung, die Erforschung von Krankheiten und das Engineering von Enzymen. Forschung, die früher Jahre dauerte, kann jetzt in wenigen Minuten abgeschlossen werden, wodurch sich die Zeit und die Kosten für die Arzneimittelentwicklung erheblich reduzieren.
In 2021, DeepMind made AlphaFold's prediction model and source code freely available to scientists worldwide. Simultaneously, it predicted and database-ized the 3D structures of millions of proteins. This data is now widely used across numerous life science fields, including drug development, disease research, and enzyme engineering. Research that once took years can now be completed in just minutes, significantly reducing the time and cost of drug development.

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