在糧食安全與可持續(xù)發(fā)展的共同推動下，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、長周期、高風(fēng)險”的農(nóng)藥研發(fā)模式，正逐步向AI驅(qū)動的計算設(shè)計流程轉(zhuǎn)變。在全球范圍內(nèi)，AI已成為提升農(nóng)藥研發(fā)效率與準確性的重要技術(shù)。

    在國際范圍內(nèi)，跨國企業(yè)與科研機構(gòu)均在推進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)測瓶頸，為靶點發(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，可同步預(yù)測候選化合物活性與毒性；先正達基于圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行評估分子活性與環(huán)境安全屬性。在學(xué)術(shù)層面，美國EPA依托ToxCast與Tox21數(shù)據(jù)構(gòu)建深度學(xué)習(xí)毒性預(yù)測數(shù)據(jù)庫；麻省理工學(xué)院的生成式Transformer模型在分子-靶標相互作用預(yù)測中表現(xiàn)卓越?？傮w來看，AI正在推動農(nóng)藥研發(fā)由“經(jīng)驗導(dǎo)向”向“計算驅(qū)動”轉(zhuǎn)變。

    在上述國際發(fā)展趨勢的背景下，中國正沿著自身路徑推進相關(guān)工作。中國農(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)藥全國重點實驗室推動了將AI方法落地為農(nóng)藥分子設(shè)計與優(yōu)化的實用工具。綠色農(nóng)藥全國重點實驗室推出的Pesticide Discovery AI平臺，是國內(nèi)首個基于人工智能與高性能計算輔助的農(nóng)藥分子設(shè)計軟件，涵蓋“靶標發(fā)現(xiàn)—分子生成—結(jié)構(gòu)優(yōu)化—性質(zhì)預(yù)測”等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。平臺融合分子建模、深度學(xué)習(xí)與高性能計算，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)。平臺采用融合分子動力學(xué)模擬與深度學(xué)習(xí)的多尺度混合建模策略，實現(xiàn)農(nóng)藥小分子結(jié)合自由能與生態(tài)毒性的精準預(yù)測；基于等變圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（EGNN）與擴散模型，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；AI骨架躍遷結(jié)合ADMET預(yù)測，實現(xiàn)對農(nóng)藥分子活性提升與毒性降低的雙重優(yōu)化。Pesticide Discovery AI平臺擁有全國首個體系化農(nóng)藥數(shù)據(jù)庫，包含農(nóng)藥及其分子片段、靶標蛋白結(jié)構(gòu)與篩選分子庫，為模型訓(xùn)練與預(yù)測提供了高質(zhì)量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在軟件層面，平臺采用Web端架構(gòu)，實現(xiàn)一站式AI輔助設(shè)計，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)表征及高性能計算的進一步結(jié)合，AI驅(qū)動的設(shè)計方法在農(nóng)藥研發(fā)流程中的作用將持續(xù)增強。以Pesticide Discovery AI平臺為例，其在算法體系、數(shù)據(jù)庫構(gòu)建與軟件化方面的實踐，為國內(nèi)相關(guān)研究與應(yīng)用提供了可復(fù)用的實現(xiàn)路徑。

 信息來源：中國農(nóng)藥工業(yè)協(xié)會