生物数据时代,AI应用能拓展到哪里?生物版GPT,究竟能带来什么新可能?

2025-10-18 10:25:09 作者:Vali编辑部

AI技术与生命科学的融合正在经历关键突破,这场革命的核心在于数据。近日,Basecamp Research团队推出的新一代生物序列数据库BaseData™,为AI在生命科学领域的应用打开了全新局面。

这个数据库包含超过9.2万亿个基因组数据点,以及98亿条经过严格筛选的蛋白质序列。其中特别值得关注的是,这些数据来自超过100万个新发现的物种,覆盖范围远超传统数据库。Basecamp Research团队表示,这是目前全球规模最大的生物序列数据库,其数据采集覆盖了26个国家的120多个实地站点,数据更新频率和增长速度都达到行业领先水平。

在生命科学领域,基础模型的训练一直受到数据质量的制约。当前主流的AlphaFold和ESM等模型,都依赖于公共数据库进行训练。但这些数据库存在明显局限性,如68%的SRA数据仅来自5个物种,70%的数据集中在10个国家,这种采样偏差直接影响模型的泛化能力。更严峻的是,核心数据库如UniRef50的年增长率已降至10%以下,数据增长陷入瓶颈。

BaseData™的推出正是为了解决这个问题。这个专为基础模型训练而设计的数据库,具有三大核心优势:首先,数据规模达到前所未有的水平,基因组数据量是此前最大公开数据集的1.04倍,蛋白质序列数量是UniRef的21.5倍;其次,数据更新速度远超传统数据库,每月新增20亿条高质量蛋白序列;第三,数据多样性显著提升,通过全球采样网络发现超过100万个新物种,极大扩展了已知蛋白质和基因组的覆盖范围。

在数据质量方面,BaseData™采用了专门设计的提取和测序技术。其生成的组装序列更长,18%的contigs长度超过100kb,每个序列还包含深层元数据层,记录了环境、化学、物理参数及基因组/宏基因组上下文。这种数据结构为AI训练提供了更丰富的信息维度,有助于提升模型对复杂生物系统的理解能力。

从技术架构来看,BaseData™在底层设计上进行了专门优化。通过50%相似度聚类后仍保留2.0亿个非冗余蛋白簇,是传统数据库的10倍以上。这种数据组织方式显著降低了冗余度,提高了模型训练效率。数据库还特别注重保留完整的生物学背景信息,如基因共表达网络、水平基因转移事件等,这些高阶生物关系对于提升模型的泛化能力至关重要。

在实际应用中,使用BaseData™训练的模型在ProteinGym等基准测试中展现出更优越的零样本预测性能。特别是在处理远缘物种和新型蛋白家族时,其表现优于传统模型。这种优势源于数据的多样性和丰富性,使模型能够更好地适应不同生物系统的复杂性。

Basecamp Research的成立背景也值得关注。两位牛津大学博士Glen Gowers和Oliver Vince在2018年完成了一次极地探险,期间在冰岛瓦特纳冰川完成了人类历史上首次完全离网的DNA测序。这次经历让他们意识到,地球上仍有大量未被探索的生物多样性,蕴藏着巨大的未知生物信息。

基于这个认识,他们于2019年在伦敦成立公司,致力于构建生物版的GPT模型。公司获得8500万美元融资,投资者包括罗氏公司副董事长André Hoffmann、飞利浦公司董事长Feike Sijbesma等知名企业家。这种资本支持为项目提供了坚实的后盾。

在商业模式上,Basecamp Research创新性地建立了生物数据经济生态。通过预先谈判的商业使用授权协议,数据采集覆盖26个国家120多个站点。每个数据序列的商业化使用情况都能被精确追踪,并按照使用量比例向数据来源方分配收益。这种模式既解决了传统公共数据库的法律模糊性问题,又创造了可持续的数据经济生态。

技术层面,Basecamp Research开发了BaseFold™深度学习模型,用于预测蛋白质的3D结构。公司表示,该模型在准确性方面优于DeepMind的AlphaFold2,尤其是在处理公共数据集中代表性不足的蛋白质时,其准确性可达AlphaFold2的六倍。

在应用合作方面,Basecamp Research已与英伟达建立合作关系,将BaseFold™适配英伟达BioNeMo平台,并加入英伟达Inception计划。这种合作不仅带来最新的开发工具和GPU计算资源,还获得了专业技术支持,为模型优化提供了更多可能性。

此外,公司还与巴塞罗那分子生物学研究所Ferruz实验室合作,推出了ZymCTRL。这个基于文本的酶设计生成式AI模型,用户只需通过简单的文本输入,即可从头生成全新的酶序列。ZymCTRL的突破性在于,它能生成与训练数据中已知序列仅有30%相似度,但仍具有功能活性的酶序列,展现出真正的创造能力。

这种技术突破已应用于实际场景,如成功设计出用于冷水洗涤的高效清洁酶。Basecamp Research还将ZymCTRL开源,促进全球研究人员的合作和应用。这种开放共享的模式,为生命科学领域的创新提供了更多可能性。

从第三方评测角度看,BaseData™的推出标志着AI与生命科学融合迈出了重要一步。其在数据规模、更新速度、多样性等方面的突破,为基础模型的训练提供了更优质的数据基础。同时,创新的商业模式和实际应用案例,证明了这项技术在推动生命科学进步中的巨大潜力。