為醫學開啟新一扇門!DeepMind新模型AlphaGenome,能讀懂讓科學家一頭霧水的98% DNA 了
為醫學開啟新一扇門!DeepMind新模型AlphaGenome,能讀懂讓科學家一頭霧水的98% DNA 了

由Google DeepMind開發的AlphaGenome,近期登上了《Nature》雜誌封面。這項研究可說揭開了基因的黑盒子,讓AI能夠解讀DNA並預測突變,為疾病及藥物研究開闢出一條新的道路。

Google DeepMind曾憑藉AlphaFold獲得2024年諾貝爾化學獎後,如今他們的研究範圍從蛋白質折疊更進一步來到DNA領域。AlphaGenome可以幫助科學家解析DNA中的微小差異,找出為什麼會讓我們面臨高血壓、肥胖及失智症等疾病的風險。

AlphaGenome是什麼?

AlphaGenome是一種深度學習模型,擁有一次預測100萬鹼基對的功能(編按:鹼基對是DNA或RNA當中,兩個特定的鹼基(A、T、C、G、U)彼此用氫鍵結合在一起的一對,例如A一定跟T或U、C一定跟G配在一起)。

人類基因組由約30億個鹼基對組成,其中負責編碼蛋白質的區域僅佔2%,其餘98%曾被科學界視為不具備功能的「暗基因組」(Dark Genome),實際上卻是生命的指揮中心,決定了基因在何時、何地以及如何表現。

「我們將AlphaGenome視為一種工具,用以了解基因組中功能性元素的作用。我們希望這能加速人類對生命密碼基礎層面的理解。」Google DeepMind研究工程師那塔莎.拉特謝娃(Natasha Latysheva)表示。

nature google deepmind.jpg
Nature最新一期封面,便是介紹Google DeepMind開發的AlphaGenome。
圖/ Nature

AlphaGenome如何幫助醫學突破?

AlphaGenome厲害的地方在於,能夠打破過去「長度」與「解析度」的權衡難題:想要預測得多就得犧牲細節,想要精準的細節就無法預測太長。

它透過創新的架構設計與分散式計算解決這個兩難,透過結合卷積神經網路及Transformer技術,能夠在預測100萬鹼基對的同時,保持對單個字母極高的解析度。

在性能測試上,AlphaGenome展現了超越以往專門化模型的實力,在預測單一DNA序列的24項測試中,有22項達到當前最先進的水準;在預測突變效應的評估中,則在26項測試中,有25項達到最先進水準。

實際案例:讀取正常與非正常兩組DNA,找出白血病致病原因

而實際案例中,科學家研究一種由未成熟的T細胞(一種白血球)失控生長所引起的白血病。科學家發現,許多致病的關鍵並非在於製造蛋白質的基因本身發生了改變,而是發生在控制基因開關的暗基因組區域。這類突變不會改變蛋白質的結構,而是改變了基因被「開啟」的強度或時機。

AlphaGenomec會同時讀取一組正常的DNA,和另一組是帶有突變的DNA,分別預測這兩組序列在細胞內的運作方式,包括基因表達、剪接以及染色質的摺疊結構。AlphaGenome精準還原變化過程,發現一個微小的非編碼突變,引發了一個新的MYB結合基序(MYB binding motif),並且這個基序最終成為引發T細胞失控增長、導致癌症的原因。

AlphaGenome成功將一個看似無關緊要的非編碼區突變,與其下游的致癌基因連結起來,直接揭示了疾病發生的分子機制,揭示該模型不僅能「讀」DNA,還能模擬突變如何干擾細胞內的調控網絡,將原本需要數個月實驗的研究縮短至幾週甚至幾秒鐘。

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AlphaGenome有哪些應用潛力?

AlphaGenome的核心價值在於能解讀過去難以分析的98%「非編碼DNA」(即暗基因組),賦予這項技術在醫學與生物學的應用潛力。

1.疾病診斷

這是AlphaGenome目前最直接且具影響力的應用領域。許多罕見疾病的病因不明,是因為過去的檢測多集中在編碼蛋白質的區域。AlphaGenome能協助科學家找出位於非編碼區的致病突變,為未確診的罕見疾病患者提供診斷線索。

對於癌症、高血壓、失智症和肥胖等成因複雜的疾病,該模型能預測DNA上的微小差異如何影響基因調控,進而改變罹病風險。例如,它能區分哪些突變是推動癌症發展的主要突變,哪些只是附帶發生的。

2.合成生物學與基因治療技術

AlphaGenome不僅能預測DNA,還能輔助「寫」DNA。科學家可利用模型的預測能力將其轉化為設計能力,創造出具備特定功能的人工合成DNA。並且其他AI生成的DNA序列,AlphaGenome也可快速預測這些新序列的功能特徵,提升生成模型的品質。

3.加速基礎研究

AlphaGenome可以成為一個高效的「虛擬實驗室」,大幅降低了傳統生物實驗的時間與成本。在實際進行昂貴的實驗前,研究人員可先在電腦上模擬數百萬個突變的影響,從中篩選出最值得研究的目標,大幅縮短研究週期。

同時專家認為,AlphaGenome未來有望應用於全基因組關聯分析領域,快速處理數以萬計的變異數據,找出疾病與基因的關聯。

雖然潛力巨大,但目前AlphaGenome主要定位為非商業用途的研究工具,去年已向非商業用途開放,至今有約3,000位科學家使用過這項AI工具。

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資料來源:YouTubeBBCEuro News

本文初稿為AI編撰,整理.編輯/陳建鈞

關鍵字: #DeepMind #ai醫療
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數位時代 X 國泰金控 從百套系統上雲到 Cloud First:國泰如何把雲端變成AI成長引擎?
數位時代 X 國泰金控 從百套系統上雲到 Cloud First:國泰如何把雲端變成AI成長引擎?

2019年金融監理機關正式將雲端納入委外規範後,揭示金融業上雲時代來臨,國泰金控數數發中心成立雲端策略發展部,負責擬定集團上雲策略,並於2020年正式啟動7年集團雲端轉型計畫;在多數金融機構仍停留在單點遷移或IT現代化的現下,國泰金融集團在 2025 年即完成 100 套系統上雲,更將雲端轉型階段從 Cloud Ready、Cloud Adoption 推向 Cloud First,成為數據與人工智慧應用的關鍵引擎。

國泰金控資訊長|吳建興 James Wu
圖/ 數位時代

「百套系統上雲不僅僅是數字,更是讓國泰從『 IT 進化業務』邁向『 IT 驅動成長』的關鍵轉折。」國泰金控雲端策略發展部協理顏勝豪表示,上雲帶來的效益十分顯著,包括提升資源可用性與營運敏捷度、減輕 IT 維運負擔;同時,雲端業者多具備零碳排或綠能機房機制,亦有助於企業朝向 ESG 永續營運邁進。「金融上雲不是單純的現代化基礎設施或者是升級技術,而是為了換取速度與可靠度,讓集團可以加速創新腳步、彈性調配資源,以及培育所需人才與技能,為未來做最佳準備。」
為讓集團員工、金融同業以及有志上雲的夥伴可以進一步探討雲端轉型的各種可能,國泰金控舉辦雲端轉型成果發表會,會中除有集團子公司分享最新成果,三大公有雲平台業者也從不同技術視角共同探討在合規、資安與 AI 應用的可能。

七年、三階段,國泰金融集團將雲端內化為營運流程與創新引擎

國泰金控科技長|姚旭杰 Marcus Ya
圖/ 數位時代

為什麼國泰可以領先市場完成雲端轉型、數據與 AI 賦能業務?

顏勝豪認為,雲端轉型的起點不是直接遷移系統,而是從四個面向打底:應用系統盤點評估、雲端架構設計、雲端遷移藍圖規劃,以及組織治理框架建立,而這也是 Cloud Ready 階段最重要的事情。
「不同子公司有不同商業模式與節奏,若沒有共同語言與平台底座,上雲很容易各自為政。」顏勝豪表示,為讓所有員工可以齊步前行,國泰以雲端遷移方法論 Cathay 6R(註1)作為共同語言、用平台作為共同底座,讓轉型不只是技術選擇,而是集團行動。
完成單一系統的雲端遷移後,便進入 Cloud Adoption 階段。在這個階段中,要透過大規模遷移建立更成熟的上雲標準作業流程(SOP),透過 FinOps 機制控管與優化雲端營運成本,以及透過自動化與治理模型確認多雲環境與安全與維運穩定性,目標是將雲端內化為組織日常運營的一部分,進而邁向 Cloud First 階段:在合規前提下,新專案與系統升級預設在雲端環境開發,並善用雲原生優勢加速新產品功能開發速度。
「集團雲端策略只有一個核心原則:讓雲成為 AI 時代的成長引擎,而不是單純的基礎設施。」關於國泰的未來雲端布局,顏勝豪如是總結。

國泰金控 雲端策略發展部 協理|顏勝豪 Otto Yen
圖/ 數位時代

以雲端為 AI 資源引擎、發揮數據燃料價值,實現 AI 賦能業務應用

國泰不僅在2025年完成集團百套系統上雲,也啟動數據上雲計畫並為 GenAI 奠定基礎建設。
例如國泰金控實現數據上雲,打造資料湖倉與 GAIA 生態系統架構為 AI 賦能業務做準備:成立國泰風險聯防中心(CRC)攜手集團洗防人員強化風險控管與金融犯罪因應能力;釋出國泰員工 AI 助手–Agia–Beta
版,提供差勤、福利與權益、技術支援、職務職能與集團其他資訊等五大類別管理辦法等查詢服務;此外,亦推出集團數據共享平台、集團法規知識庫、 AI 評測中心等服務,更好發揮 Cloud First 與 AI 賦能業務應用的價值。
雲端是 AI 時代的關鍵底座、數據則是 AI 的燃料。顏勝豪指出,發展AI需要龐大的 GPU 算力,若自建 GPU 機房,不僅硬體設備昂貴、折舊速度快,光是散熱系統一年就高達兩、三千萬元的成本,若採取雲端資源,可以隨啟隨用,同時,大幅降低試錯成本。「當雲端打好基礎、AI成為能力模組,銀行、人壽、產險與證券的創新不再是單點突破,而是放大集團級綜效。」

國泰以 Cloud First + AI 持續領先市場、形塑未來樣貌

「雲端可以優化算力成本,資料則決定 AI 應用上限。」顏勝豪解釋,在 AI 新世代,AI 模型定調能力「下限」,集團子公司掌握的「獨特資料」則決定應用的「上限」,考量雲端有許多好用 AI 服務,唯有資料上雲才能發揮數據價值、用 AI 賦能集團各子公司業務。
例如國泰世華銀行將採取多公有雲策略,打造雲端智慧生態圈,並以現代化雲原生技術拓展應用場景;同時,運用 AI 與資料分析優化客戶服務體驗,並藉由跨雲整合機制支援多元業務模式,以充分發揮上雲效益。至於國泰產險,不僅在兩年半內完成13套核心系統上雲、優化營運流程,如以 Serverless 架構打造百萬級效果、萬元成本的短網址系統等,讓雲端成為產險驅動長期成長的核心引擎與標準配備。

國泰人壽則是透過雲端與 AI 滿足不同客戶需求,如以 AI Search 精準呈現關鍵字搜尋結果,讓客戶可以精準且快速的查找所需資料、大幅優化官網體驗與滿意度。至於國泰證券則是於2026年初推出「庫存管家」服務,以客戶持股為核心,應用 AI 技術打造個人化推播服務,協助投資人更有效率地掌握庫存狀況,提供更即時、系統化的投資管理體驗。
總的來說,國泰金控在集團的雲端轉型不僅是技術升級,更是思維革新,從百套系統上雲進展到 Cloud First 階段,可以預期在雲地基礎下,國泰將進一步引領 AI 時代變革,持續提升營運韌性與放大創新價值。

註1:Cathay 6R 國泰設計 Cathay 6R 雲端遷移方法論,將系統遷移方式依據上雲模式、系統開發成本分為 Rehost 、Replatform、Refactor、Rewrite、Replace 和 Retain 共6種遷移架構,並能對應到 IaaS、PaaS、SaaS 三種不同上雲模式。

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