在糧食安全與可持續(xù)發(fā)展的共同推動(dòng)下，人工智能正在重構(gòu)農(nóng)藥研發(fā)的研發(fā)范式。傳統(tǒng)“高投入、長(zhǎng)周期、高風(fēng)險(xiǎn)”的農(nóng)藥研發(fā)模式，正逐步向AI驅(qū)動(dòng)的計(jì)算設(shè)計(jì)流程轉(zhuǎn)變。在全球范圍內(nèi)，AI已成為提升農(nóng)藥研發(fā)效率與準(zhǔn)確性的重要技術(shù)。

    在國(guó)際范圍內(nèi)，跨國(guó)企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)均在推進(jìn)AI在農(nóng)藥研發(fā)中的深度應(yīng)用。Google DeepMind推出的AlphaFold突破了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)瓶頸，為靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)提供了新的解決路徑；拜耳構(gòu)建生成式AI分子篩選平臺(tái)，可同步預(yù)測(cè)候選化合物活性與毒性；先正達(dá)基于圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行評(píng)估分子活性與環(huán)境安全屬性。在學(xué)術(shù)層面，美國(guó)EPA依托ToxCast與Tox21數(shù)據(jù)構(gòu)建深度學(xué)習(xí)毒性預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)；麻省理工學(xué)院的生成式Transformer模型在分子-靶標(biāo)相互作用預(yù)測(cè)中表現(xiàn)卓越?？傮w來看，AI正在推動(dòng)農(nóng)藥研發(fā)由“經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)向”向“計(jì)算驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)變。

    在上述國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)的背景下，中國(guó)正沿著自身路徑推進(jìn)相關(guān)工作。中國(guó)農(nóng)科院、浙江大學(xué)在小分子優(yōu)化領(lǐng)域開展了較為系統(tǒng)的研究；綠色農(nóng)藥全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室推動(dòng)了將AI方法落地為農(nóng)藥分子設(shè)計(jì)與優(yōu)化的實(shí)用工具。綠色農(nóng)藥全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室推出的Pesticide Discovery AI平臺(tái)，是國(guó)內(nèi)首個(gè)基于人工智能與高性能計(jì)算輔助的農(nóng)藥分子設(shè)計(jì)軟件，涵蓋“靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)—分子生成—結(jié)構(gòu)優(yōu)化—性質(zhì)預(yù)測(cè)”等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。平臺(tái)融合分子建模、深度學(xué)習(xí)與高性能計(jì)算，構(gòu)建了從蛋白結(jié)構(gòu)到候選分子的完整研發(fā)閉環(huán)。平臺(tái)采用融合分子動(dòng)力學(xué)模擬與深度學(xué)習(xí)的多尺度混合建模策略，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥小分子結(jié)合自由能與生態(tài)毒性的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)；基于等變圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（EGNN）與擴(kuò)散模型，集成蛋白質(zhì)結(jié)合口袋的三維幾何與化學(xué)特征，支持靶向特定蛋白口袋的類藥分子從頭設(shè)計(jì)；AI骨架躍遷結(jié)合ADMET預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)藥分子活性提升與毒性降低的雙重優(yōu)化。Pesticide Discovery AI平臺(tái)擁有全國(guó)首個(gè)體系化農(nóng)藥數(shù)據(jù)庫(kù)，包含農(nóng)藥及其分子片段、靶標(biāo)蛋白結(jié)構(gòu)與篩選分子庫(kù)，為模型訓(xùn)練與預(yù)測(cè)提供了高質(zhì)量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在軟件層面，平臺(tái)采用Web端架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一站式AI輔助設(shè)計(jì)，無需編程即可完成任務(wù)配置與結(jié)果分析，大大降低了使用門檻。

    總體來看，AI已逐步融入農(nóng)藥分子創(chuàng)制的主要環(huán)節(jié)。隨著生成式模型、多模態(tài)表征及高性能計(jì)算的進(jìn)一步結(jié)合，AI驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法在農(nóng)藥研發(fā)流程中的作用將持續(xù)增強(qiáng)。以Pesticide Discovery AI平臺(tái)為例，其在算法體系、數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建與軟件化方面的實(shí)踐，為國(guó)內(nèi)相關(guān)研究與應(yīng)用提供了可復(fù)用的實(shí)現(xiàn)路徑。

 信息來源：中國(guó)農(nóng)藥工業(yè)協(xié)會(huì)