分子之心破解原子尺度化学反应动态观测难题 为药物研发提供新工具

人工智能（AI）在生物制造与药物研发领域正得到越来越深入的应用，但有个问题正形成共识：AI能快速生成和预测，却往往无法解释 “为什么”，这种“黑盒”特性在药物研发等领域正成为信任瓶颈。我国科研团队的最新研究为突破这一瓶颈提供了新工具。

近日，国内AI蛋白质设计平台公司——上海分子之心科技集团有限公司自主研发的AI驱动反应性原子建模平台QuantaMind相关研究成果——《利用 QuantaMind MD弥合反应分子动力学中的精度-速度鸿沟》发表于国际顶刊《科学进展》（Science Advances，影响因子13.9）。研究发现，QuantaMind可以让AI在原子尺度上完整“看见”质子转移、化学键断裂与生成乃至完整酶催化循环的发生过程，从而将AI分子研发从“预测结果”推向“理解过程”，为药物研发与酶工程提供可解释、可验证的机制分析能力，推动AI生成与物理机制协同的研发新范式。

精准刻画复杂生物体系的反应过程

QuantaMind是分子之心自主研发的反应性机器学习力场框架。它要解决的不只是单个分子构型预测的准确性问题，而是在大型生物分子体系的连续模拟中，能否稳定、可靠地描述质子转移以及化学键的形成与断裂，其核心是围绕反应过程重构数据组织与训练方法。

研究表明，与主流机器学习力场（MLFF）仅局限于从平衡或近平衡构象中学习相比，QuantaMind专门纳入非平衡构型与以过渡态为中心的反应数据，使模型能充分覆盖反应前、中、后的各类状态，从而精准刻画复杂生物体系的反应过程。

四组硬核验证给予系统印证

QuantaMind的能力已在四组硬核验证中得到系统印证：从基础输运性质，到罕见化学事件和蛋白质中的动态质子化，最终进入复杂酶反应，形成跨越基础化学过程与复杂生物分子反应的系统验证链。

QuantaMind率先将反应性MLFF拓展至大型、显式溶剂化生物分子体系和完整酶催化循环，同时兼顾了计算效率与长时模拟稳定性，为研究大型生物分子体系中的反应过程提供可靠的动态模拟结果。

生物制造和药物研发是两大应用场景

QuantaMind有望成为分子研发的“数字试验场”，将机制判断和方案优选前移到计算端、优化实验资源配置，主要将落地两大场景：酶工程与生物制造、药物与生物分子研发。

在酶工程与生物制造领域，QuantaMind可解析催化过程中的关键参与者、关键变化与限速步骤，从结构认知走向机制驱动设计，助力酶工程和生物制造从“改了再测”的试错转向“先算再测”的定向验证，减少无效实验消耗。

在药物与生物分子研发领域，QuantaMind能够模拟分子作用的动态过程，理解结果差异的机制，为候选对比和下一轮设计提供依据。它可直接用于pH敏感性分子优化，辅助pH敏感抗体、蛋白等的设计。该能力已进入分子之心的实际研发流程，价值获得验证。

研究人员认为，随着模型覆盖更多药物研发相关的分子体系，QuantaMind还可进一步研究靶点与配体相互作用的动态过程，分析局部环境变化如何影响分子的结合与功能，为候选分子比较、作用机制解释和设计优化提供依据。这种“模拟过程—理解机理—指导设计”的路径，有望让药物研发实现基于动态过程和作用机制的理性设计。

分子之心致力于为全球提供高效能、可信赖的AI蛋白质设计平台。对公司而言，QuantaMind补上了“设计—预测—理解机理”链路的短板，由此让分子之心跻身全球少数同时具备蛋白质生成、结构预测和反应性模拟完整产品能力的AI生物科技公司之列。

论文通讯作者之一、上海分子之心科技集团有限公司创始人许锦波表示：“‘人工智能+’已经上升为国家战略。AI技术正成为产业升级和经济发展的新引擎，在生物制造和药物研发中的价值和意义越来越得到认可。我们认为，AI for Science（人工智能驱动的科学研究）的价值不应止于更快地给出答案，更应让过程可追踪、机制可分析、结论可验证，从而使AI真正成为科学家可信赖的研发工具。我们坚持自主创新，努力破解生物制造和药物研发中的‘卡脖子’难题，把关键核心技术掌握在自己手中；同时立足中国、服务全球，让AI驱动的中国方案惠及更多患者和产业。”

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