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。

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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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影音體驗成行動網路新戰場!Opensignal 揭台灣大哥大奪「雙料冠軍」,連網穩定撐起高負載影音與 AI 協作
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現代人手機不離手,通勤時滑短影音、午休追串流影劇、下午開視訊會議,網路影音應用成為工作與生活的普遍情境。然而,一旦畫面卡頓、畫質不穩,或聲畫不同步,使用體驗立刻打折,甚至影響工作效率與專業判斷。

也因此,網路品質不再只是「快不快」的問題,更關乎能否在高使用量的日常情境下,維持穩定、連續的表現;對此,第三方評測也採用更貼近使用者情境的方式衡量網路體感。而 Opensignal 最新報告指出,台灣大哥大在影音體驗相關項目是業界唯一同時拿下「影音體驗」與「5G 影音體驗」雙項獎項的電信商,其中,關鍵的差異是什麼?

為何「影音體驗」是網路品質的關鍵指標?

愈來愈多消費者入手旗艦機,追求的不只是硬體規格,還有流暢的 AI 應用與多工協作。然而,無論是視訊即時翻譯或雲端會議,這些高階功能都有一個共同前提:網路必須穩定。一旦網路品質不佳導致畫質下降或音畫不同步,旗艦級的 AI 功能將形同虛設。

這也意味著,檢驗網路價值的標準已經改變。如今,不能只看單點測速的瞬間峰值,更重要的是高負載情境下的耐力表現。因此,比起單點測速,影音體驗會是更完整的測試標準,直接挑戰了網路在室內深處、移動途中或人潮聚集時的網路實力;而唯有在長時間串流下依然不卡頓、不降畫質,才稱得上是高品質的連線。

換言之,隱身在硬體背後的電信商,才是發揮旗艦機性能的關鍵;唯有透過最佳網路品質,才能讓手中的旗艦機既是規格領先、也是體驗領先。

唯一影音體驗雙料冠軍,Opensignal 權威認證的有感體驗

雖然相較於測速數據,影音體驗更貼近日常使用,但也更難量化。對此,國際權威認證 Opensignal 的「影音體驗分數」,依循 ITU 國際標準,透過真實用戶裝置在行動網路上進行影音串流的實測數據,觀察不同電信網路在實際使用情境下的表現。

簡單來說,評測聚焦三項核心指標:影片載入時間、播放期間的卡頓率,以及畫質(解析度)是否能穩定維持。使用者從開始播放到持續觀看的整體品質,分數以 0–100 呈現,分數愈高,代表在三項指標的表現愈佳。相較於單點測速,這類評測更能呈現長時間、高使用量下的網路品質。

人流情境不降速.jpg
圖/ 數位時代

而在今年最新公布的 Opensignal 評測中,台灣大哥大獲得「影音體驗」獎項唯一雙料冠軍。其中,「整體影音體驗」為全台獨得第一名,「5G 影音體驗」則與遠傳並列第一。

之所以能在影音體驗拔得頭籌,關鍵在於台灣大哥大目前是全台唯一整合 3.5GHz 頻段 60MHz 與 40MHz、形成 100MHz 總頻寬的電信業者,亦是現階段全台最大 5G 黃金頻寬配置。頻寬愈寬,代表單位時間內可傳輸的資料量愈大;在大量使用者同時進行影音串流、視訊互動的狀態下,更能維持穩定傳輸、減少壅塞發生機率。

台灣大獲權威認證,NRCA技術撐起穩定基礎

除了頻寬帶來的流量優勢,台灣大哥大也採用「NRCA 高低頻整合技術」,也就是透過高低頻協作,讓 3.5GHz 負責高速傳輸、700MHz 補強覆蓋與室內連線,改善室內深處與移動情境的訊號落差,提升連線連續性。

同時,為了讓住家、通勤動線、商圈與觀光熱點等高使用場域維持穩定表現,台灣大哥大已在全台超過213個住宅、觀光及商圈熱點完成 100MHz 布建,提升人流密集區的網路覆蓋率。

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圖/ dreamstime

值得注意的是,在今年的 Opensignal 評比中,台灣大哥大還拿下了「5G 語音體驗」與「網路可用率」兩項第 1 名,累計獲得 4 項獎項。這意味著不僅具備影音體驗優勢,在語音互動與連線率等關乎用戶日常應用的基礎指標,皆有亮眼成績。

尤其,隨著影音與即時互動成為新世代的工作常態,網路品質的重要性只會持續上升。無論是遠距協作所仰賴的視訊與畫面共享即時同步,內容創作對直播與即時上傳連續性的要求,或是 AI 視訊互動、即時翻譯與會議摘要等新應用,都高度依賴低延遲與穩定的資料傳輸。網路品質因此不再只是連線條件,更是支撐內容生產、協作效率與新應用落地的基礎能力,甚至直接牽動競爭力。

而台灣大哥大經 Opensignal 認證、於多項關鍵指標領先業界,不僅將成為 AI 時代的重要後盾,也讓使用者能更充分發揮高階手機的效能,把「快、穩、滑順」落實在每天的工作與生活中。

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