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前瞻技術：AI與機器人技術（202410）

關鍵字：人工智慧；天氣預報；Google DeepMind；GraphCast模型；仿生機器人；螳螂蝦；DIRFA人工智慧程序；單一標靶藥物；虛擬藥物篩選；藥物靶點；機器學習；藥物探索；
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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2024年5月9日
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圖、AI與機器人技術（202410）

DeepMind工具在60秒內產出10天的天氣預報
傳統天氣預報方法存在時間消耗、能源密集和成本高昂的問題。Google DeepMind的GraphCast模型是一種基於機器學習的天氣預測模型，透過訓練39年的天氣數據，摒棄傳統的物理方程式，大大增進了預測速度。該模型在預測空氣壓力、溫度、濕度和風等天氣特徵上，比傳統方法更為精確。雖然對於極地區域的預測效果較差，但在大範圍的天氣事件，如熱帶氣旋和溫度異常波動上表現卓越。GraphCast的優勢在於加速天氣預報，為科學深度學習領域開啟了新的可能性，研究成果已經發表在《Science》期刊。
參考資料: DeepMind tool makes 10-day weather forecast in 60 seconds. TechXplore, 2023/11/15.

受螳螂蝦啟發的機器人，可探索狹窄的水下環境
人類難以深入探索狹窄水下環境。浙江理工大學及艾塞克斯大學共同研發一款仿生機器人，旨在解決探索和監測狹窄水下環境的難題。該仿生機器人包括10個人造擬足和靈活的身軀，藉由模擬螳螂蝦的運動機制，得以在水下靈活移動，輕鬆進入狹窄的空間。透過軀幹的撓曲和人造擬足的移動，能快速調整轉彎角度，在水中自在游動。經實際測試，最大速度可達0.28米/秒，最小轉彎半徑為0.36米，證實這款機器人在狹窄和複雜水下環境中進行探索任務的潛力，研究成果已經發表在《IEEE/ASME Transactions on Mechatronics》期刊。
參考資料: A robot inspired by mantis shrimp to explore narrow underwater environments. TechXplore, 2023/11/13.

以人工智慧驅動的程序創建逼真的「說話頭像」
如何只以一張面部照片、一段音頻，製作具有真實面部表情和動作的影片？新加坡南洋理工大學的研究團隊開發出一個人工智慧程式DIRFA (DIverse yet Realistic Facial Animations)，通過語音和面部照片生成具有真實面部表情和頭部運動的3D影像。該程序改進了現有技術，可對應姿勢變化與情感控制。研究團隊透過六千多人次，超過100萬個影像檔案對DIRFA進行訓練，找出語音及面部表情的連動關係，生成有準確嘴唇動作、生動面部表情及自然頭部姿勢的3D影像，研究成果已經發表在《arXiv》期刊。
參考資料: Creating realistic 'talking heads' with an AI-powered program. TechXplore, 2023/11/16.

藥物發現規模空前
隨著有機小分子收藏庫的擴增速度超過處理它們的電腦的速度，對現代單一標靶藥物進行十億級化合物庫的篩選可能需要數月甚至數年，即便使用最先進的超級電腦也是如此。
芬蘭超級電腦主辦機構CSC科學公司與藥物研究人員，以及來自產業的合作夥伴，利用超級電腦展開世界上其中一個最龐大的虛擬藥物篩選實驗。研究指出，透過機器學習在虛擬篩選中的應用，能夠將處理15.6億種類似藥物的分子的時間縮短至原本的十分之一。為了發現新型藥物，研究人員通常利用電腦快速篩選大量化合物庫，以找出可阻斷藥物靶點的物質。研究指出，透過機器學習，可以更迅速地預測分子的對接得分，有效地縮短篩選時間。以往對1.56億分子進行傳統篩選可能需數月或數年，但透過機器學習工具只需不到十天就能正確識別出90%最高得分的化合物。此研究是首次嚴格比較機器學習增強對接工具與傳統對接基準在龐大規模上的效能。研究人員表示，這將促進未來工具的開發，節省時間與資源，並推進藥物的計算發現領域。(1103字；圖1)
參考資料: Drug discovery on an unprecedented scale. ScienceDaily, 2023/09/25.


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