产业分析 · AI4Bio · 2026-09

AlphaFold 只是第一步:DeepMind 要设计生命,还要亲自定规则

Kohli 长文回顾 DeepMind 十年 AI 生物学,但真正的信息是三个预告:基因组知识数据库化、生物设计系统、AI 设计分子的溯源认证。读懂生命的公司,准备开始写生命了。

350 万研究者、2.6 亿个蛋白结构预测、一座诺贝尔化学奖——Google DeepMind 研究副总裁 Pushmeet Kohli 在最新长文《Understanding Life at Every Scale》里回顾了这些数字,但笔锋一转:AlphaFold 只是"重要的第一步"。

真正的新闻藏在后半段。Kohli 一口气预告了三个动作:规模化分发人类基因组知识、发布"控制和设计生物本身"的新系统、建立 AI 设计分子的溯源认证体系。这三个动作分别指向什么?全文没有给出时间表,但字里行间都是线索。

AlphaGenome 官方博客主视觉
AlphaGenome 官方博客主视觉:从 DNA 序列直接读出基因组调控(图源:Google DeepMind 官方博客)
数字速览
350万
使用 AlphaFold 的研究者
2.6亿
免费开放的蛋白结构预测
22/24
AlphaGenome 序列任务评测胜出
3–300×
AlphaProteo 结合亲和力提升
4小时
训练单个 AlphaGenome 模型
100万bp
AlphaGenome 单次输入长度
01
数据库化 · 设计系统 · 溯源认证

三个预告,没有一个关于"预测"

第一个预告最好猜。Kohli 写道,要让基因组预测"像 AlphaFold 数据库一样容易获取"。这几乎明示 AlphaGenome 将数据库化——这个今年 1 月登上《自然》的模型,能吞下最长 100 万个碱基对的 DNA 序列,一次预测数千种分子性质。但官方措辞停在"更容易获取",没说是全量预测库还是 API 升级。

AlphaFold 数据库的先例摆在那里:免费开放、与欧洲生物信息研究所(EMBL-EBI)共建、覆盖 2.6 亿个蛋白结构。但基因组预测的体量是另一个量级——人类基因组约 30 亿个碱基对,Kohli 自己估算,可能的碱基组合"以十亿计"。

AlphaFold 预测的蛋白质结构
AlphaFold 预测的蛋白质结构——其数据库已免费开放 2.6 亿个蛋白结构(图源:Google DeepMind 官网)

第二个预告更激进:"控制和设计生物本身的新系统"。这是 DeepMind 第一次把"设计"放到与"预测"平级的战略位置。但新系统是模型、数据库还是设计平台,全文未置一词。

这是 DeepMind 第一次把"设计"放到与"预测"平级的战略位置。

Kohli 给这个转向起过一个朴素的比喻:AlphaFold 之后,DeepMind 还需要一本"生命的完整食谱"。但食谱只记录原料和步骤——新预告里的设计系统,想做的是厨师。

DeepMind 蛋白设计博客官方渲染图
DeepMind 蛋白设计博客官方渲染图:从"读食谱"到设计全新分子(图源:Google DeepMind 官方博客)

第三个预告最少人注意,却可能最值钱:追踪和认证 AI 设计的分子。Kohli 提到要帮 DNA 合成商筛查风险、用 AlphaGenome 加速病原体检测。但"溯源认证"四个字指向的是标准——谁来给 AI 设计的分子盖章?

DeepMind 官方博客分子渲染图
DeepMind 官方博客的分子渲染图:未来每一款 AI 设计分子都可能需要一张"出生证明"(图源:Google DeepMind 官方博客)
02
预测的边界如何挪向控制

十年台阶:从读结构,到读基因组

回看 DeepMind 的产品线,一条暗线很清晰:预测的边界如何一步步挪向"控制"?每一步都踩得扎实,但始终停在"读"的范围内。

约八年前起步的 AlphaFold 解决蛋白质结构预测,2024 年拿下诺贝尔化学奖。AlphaMissense 预测单个基因突变如何致病,AlphaFold 3 预测生物分子如何对接。但这些模型读的都是已经存在的生命。

AlphaFold 3 预测的蛋白与 DNA 复合体结构
AlphaFold 3 预测的蛋白与 DNA 复合体结构(图源:Google 官方博客)

命名本身就暴露了路径:Fold(折叠)、Missense(错义突变)、Genome(基因组),从蛋白的三维形状一路读到基因组的调控语法。输入尺度也在膨胀:AlphaFold 读几百个氨基酸,AlphaGenome 读 100 万个碱基对。但尺度膨胀的目的始终一致——把生命翻译成模型可计算的符号。

AlphaGenome 补上了"读"的最后一块拼图:基因组调控。官方数据显示,它在 24 项序列任务评测中赢了 22 项,26 项变异效应评测中 24 项持平或领先;RNA 表达预测相对最优外部模型提升 17.4%,变异方向判断提升 25.5%。训练单个模型只用 4 小时,算力预算是前代 Enformer 的一半。但比性能更值得细看的是官方博客自己点破的用途:指导设计合成 DNA,比如让一个基因只在神经细胞里激活。

AlphaGenome 相对最优外部模型的提升幅度
AlphaGenome 相对最优外部模型的提升幅度:RNA 表达预测 +17.4%,变异方向判断 +25.5%(图源:Google DeepMind 官方博客)

一个案例能说明它"读"到了什么深度。DeepMind 用 AlphaGenome 分析 T 细胞急性淋巴细胞白血病(T-ALL)患者的突变,模型预测这些突变会引入一个 MYB 结合位点、激活附近的 TAL1 基因,完整复现了已知的致病机制。但复现已知机制和发现未知机制之间,还差一次前瞻性的检验。

AlphaGenome 官方主视觉
AlphaGenome 官方主视觉:单次输入最长 100 万碱基对,输出数千种分子性质(图源:Google DeepMind 官方博客)
03
预测输出成了设计饲料

设计的能力,和盖章的权力

"写生命"这件事,DeepMind 已经预演过一次。2024 年 9 月发布的 AlphaProteo 能从头设计蛋白结合体,在 7 个疾病相关靶点上,结合亲和力比已有最好方法高 3 到 300 倍。但最说明问题的是 VEGF-A:这个癌症相关靶点上,此前所有计算方法全军覆没,AlphaProteo 第一次做出了能用的结合体。

值得细看的是训练方式:AlphaProteo 吃的是 PDB 数据库和超过 1 亿个 AlphaFold 预测结构。预测模型的输出,成了设计模型的饲料——这是"读懂"兑换"写出"的具体路径。但这条路径也意味着,预测端的误差会顺着数据流进设计端。

预测模型的输出,成了设计模型的饲料——这是"读懂"兑换"写出"的具体路径。
AlphaProteo 设计的蛋白结合体与靶点蛋白对接渲染图
AlphaProteo 设计的蛋白结合体(蓝色)与靶点蛋白的对接渲染图(图源:Google DeepMind 官方博客)

第三个预告遵循同一逻辑。DeepMind 的 SynthID 水印技术已被 OpenAI 和 ElevenLabs 采用于音频内容,Kohli 本人 8 月刚在 LinkedIn 上为此站台。把同样的溯源思路搬到 DNA 和蛋白分子上,等于给合成生物学建一套"正品认证"。但认证体系一旦由设计者自建,闸门就握在一家公司手里。

SynthID 官方页面
SynthID 官方页面:为 AI 生成内容添加水印并加以识别(图源:Google DeepMind 官网)

商业层面的拼图也早就就位。AlphaFold 的成功催生了 DeepMind 的制药分拆公司 Isomorphic Labs,专门把结构预测能力变成药物管线。但 Kohli 在长文中对 Isomorphic 只字未提——设计系统发布后,研究工具和商业管线之间如何划界,是一个被刻意留白的问题。

Isomorphic Labs 官网文章配图
Isomorphic Labs 官网文章配图:AlphaFold 3 预测生命分子的结构与相互作用(图源:Isomorphic Labs 官网)
04
掌声里的保留

冷水:读懂和写出之间,隔着多少湿实验?

学界的掌声里有保留。英国科学媒介中心(Science Media Centre)收集的专家评价称 AlphaGenome 是"重大进展",但紧接着指出:细胞类型特异性的调控预测仍是短板,"短期影响可能是渐进式的"。

官方的限制清单同样直白:距离超过 10 万个碱基对的远程调控仍然难抓,模型也未针对个人基因组预测做过设计和验证。但这些短板指向同一个事实——从序列到功能的预测,离"理解"还有一段路。

AlphaProteo 结合体的体外实验成功率对比
AlphaProteo 结合体的体外实验成功率对比——预测再漂亮,也要过湿实验这一关(图源:Google DeepMind 官方博客)

AlphaProteo 的先例也值得记住。它的漂亮数据全部来自 DeepMind 自己的湿实验验证,模型架构至今未完全公开,外部实验室无法独立复现。但 Kohli 在长文里倒是诚实:低估生命的复杂性是愚蠢的,实验验证不可替代。

三个预告都没有时间表。设计系统的能力边界在哪?溯源标准由谁治理?都要等正式发布才能评估。但这不妨碍现在就看清水流的方向。

AlphaProteo 设计结合体的亲和力数据
AlphaProteo 设计结合体的亲和力数据(Kd 值,越低越好)——目前全部由 DeepMind 自行验证(图源:Google DeepMind 官方博客)

读懂生命的公司开始写生命,这本身值得欢迎。但当同一家公司既能设计分子、又能签发"正品认证",规则由谁来写,会比模型精度更值得盯。

规则由谁来写,会比模型精度更值得盯。