更新时间：2025-05-16 14:24作者：佚名
脑部计算机界面技术使硬化症患者能够再次讲话。图片来源：斯坦福大学
RESI可以在DNA中成像单碱基对。图像来源：MPIB
人肺细胞图描述了不同的细胞类型及其调节方法。图片来源：《自然》网站
使用水凝胶制成的微型金属结构。图像来源：加州理工学院
【今天的观点】
从蛋白质设计到3D打印，从大的DNA插入片段到检测深虚假内容.《自然》网站发布了七个值得关注的技术领域的七个主要技术领域，并指出，人工智能（AI）的进步是这些最令人兴奋的技术创新应用程序的核心。
深度学*有助于蛋白质设计
从头开始设计蛋白质已成为生成定制酶和其他蛋白质的实用工具。在此背后，深度学*是不可磨灭的贡献。
其中，“基于序列的”算法使用大型语言模型来通过处理蛋白质序列来识别实际蛋白质结构背后的模式，就像处理包含多肽“单词”的文档一样。例如，西班牙巴塞罗那分子生物学研究所开发的Zymctrl可以使用序列和功能数据来设计天然酶。
基于结构的算法同样不少。由华盛顿大学研究团队设计的新蛋白质使用RFDiffusion可以与目标表面“完全匹配”，而RFDiffusion的较新版本允许设计人员计算蛋白质的形状，开辟了编码酶，转录调节剂，转录调节剂和制造功能生物学材料的新方法。
捕获并拦截“深伪造”的内容
生成的AI在几秒钟内从稀薄的空气中创建有说服力的文本和图像，包括所谓的“深层伪造”内容。
一种解决方案是，生成的AI开发人员将水印嵌入了模型输出中，而其他策略则侧重于识别内容本身，识别替换功能的边界处的工件等。
在工具可用性方面，美国国防部高级研究项目机构的SEMAFOR计划开发了一个有用的“深层伪造”分析工具箱。美国布法罗大学的研究团队还开发了一个算法图书馆DeepFake-O-meter，可以从不同角度分析视频内容并找出“深伪”内容。
DNA嵌入的大片段继续
斯坦福大学正在探索单链退火蛋白（SSAP），该蛋白可以将2,000个碱基的DNA准确地嵌入人类基因组中。其他方法利用基于CRISPR的试验编辑技术将大的DNA片段嵌入基因组中。在2022年，麻省理工学院的研究人员首次通过特定于网站的靶向元素（糊状）进行了可编程的描述，可准确嵌入多达36,000个DNA碱基。
由中国科学院遗传发展研究所Gao Caixia领导的团队开发了Primeroot。这种使用铅剪辑的方法可在大米和小麦中嵌入多达20,000个DNA。这项技术可以赋予抗病性和病原体对农作物的耐药性，从而延续基于CRISPR的植物基因组工程的创新浪潮。
大脑计算机界面开发迅速
美国斯坦福大学的科学家开发了一个复杂的脑部计算机界面设备。它们将肌萎缩性侧硬化症患者的大脑植入电极，然后训练深度学*算法。经过数周的培训，患者每分钟可以说62个单词。
在过去的几年中进行的几项此类研究表明，脑部计算机界面技术可以帮助患有严重神经损害的人恢复损失的技能并实现更大的独立性，其中AI技术（包括深度学*）起着重要作用。
加州大学旧金山分校研究团队开发了一个脑部计算机界面神经假体，该假体使那些因中风而无法说话的人以每分钟78个字的速度进行交流。匹兹堡大学研究小组将电极植入了四翼人士的电机和体感皮层，以快速，精确地控制机器人的手臂和触觉反馈。大脑计算机界面公司同步也正在进行实验，以测试允许瘫痪者控制计算机的系统。
分辨率非常好
科学家正在努力弥合超分辨率显微镜和结构生物学技术之间的差距。这些新方法可以在原子分辨率下重建蛋白质结构。
在2022年，德国科学家使用一种称为Minsted的方法来分析具有2.3埃埃斯特罗姆（约1/4纳米）精度的单个荧光标记。
较新的方法使用传统显微镜提供类似的分辨率。在2023年，由Max Planck生物化学研究所（MPIB）开发的序列成像（RESI）方法可以区分DNA链上的单个基础对，并使用标准荧光显微镜展示了Ametre级别的分辨率；德国哥廷根大学开发了“一步纳米级膨胀”（一个）显微镜方法，该方法可以直接成像单蛋白和多蛋白络合物的精细结构。
整个组织细胞图即将出现
在各种细胞图程序中正在取得进展，其中最著名的是人类细胞图（HCA）。 HCA包括人类生物分子图（Hubmap），细胞普查网络（BICCN）和艾伦脑细胞图。
去年，发行了数十个研究结果。 6月，HCA对49个人类肺的49个数据集发布了全面分析。《自然》该杂志发表了一篇文章，介绍了Hubmap的进度，《科学》该杂志也发表了一篇文章，详细介绍了BICCN的工作。
但是，完成HCA至少需要5年。到那时，它将为人类带来巨大的好处，科学家可以使用MAP数据来指导组织和细胞特异性药物的发展。
连续改进纳米材料的3D打印
目前，科学家主要使用激光诱导的光敏材料的“光聚合”来制造纳米材料，但是这项技术还面临着需要紧急解决的障碍，例如打印速度，材料限制等。
在速度提高方面，香港中文大学的一支研究团队表明，使用2D轻质纸代替传统的脉冲激光来加速聚合可以将制造速度提高1000倍。
并非所有材料都可以通过光聚合直接打印。 2022年，加利福尼亚理工学院团队找到了一个聪明的解决方案：使用光聚合水凝胶作为微观模板，然后将其注入金属盐并进行加工。这种方法有望使用固体，高熔点金属和合金创建功能性纳米结构。 （记者刘夏）
资料来源：科学技术日报