近年來(lái)，作為新型毒品的新精神活性物質(zhì)（NPS）大量出現(xiàn)在非法市場(chǎng)上。由于這些物質(zhì)的化學(xué)多樣性及其新穎性，要識(shí)別它們具有很大挑戰(zhàn)。

最近，加拿大和美國(guó)研究者一種自動(dòng)化、生成式的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，可以僅利用質(zhì)譜就確定未知的新精神活性物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。而了解這些結(jié)構(gòu)將能幫助識(shí)別疑似的人造毒品。

“我們的方法可以把識(shí)別新設(shè)計(jì)的毒品所需的時(shí)間從數(shù)周數(shù)月減少到數(shù)小時(shí)。幫助法醫(yī)化學(xué)家更快識(shí)別新人造毒品可以幫助挽救生命?！敝饕芯空咧?、加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)博士Michael A. Skinnider對(duì)澎湃新聞（www.xinlihui.cn）記者表示，“我們的工作還體現(xiàn)了一個(gè)更基本的進(jìn)步：我們可以只用質(zhì)譜數(shù)據(jù)闡明新的化學(xué)結(jié)構(gòu)，這在之前被認(rèn)為是基本無(wú)法解決的問(wèn)題。”

相關(guān)成果于當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月15日發(fā)表在國(guó)家知名學(xué)術(shù)期刊《自然-機(jī)器智能》上，論文標(biāo)題為“A deep generative model enables automated structure elucidation of novel psychoactive substances”。

新精神活性物質(zhì)通常是通過(guò)對(duì)現(xiàn)有毒品的化學(xué)結(jié)構(gòu)稍加修改而產(chǎn)生的，這些物質(zhì)會(huì)造成與大麻等已知毒品相近的精神效果，諸如合成大麻素（“香料”）、合成卡西酮（“浴鹽”）、迷幻色胺和苯乙胺、合成阿片類藥物等。

研究者表示，新精神活性物質(zhì)是一些人在實(shí)驗(yàn)室秘密合成的。由于毒品制造者不斷琢磨出新的物質(zhì)，而且難以監(jiān)管到，新毒品大約以每周一種的速度進(jìn)入“灰色市場(chǎng)”。

實(shí)際上，新精神活性物質(zhì)的藥理學(xué)和毒理學(xué)尚未得到很好的表征，其中許多與危及生命的中毒癥和死亡有關(guān)，而且給公共衛(wèi)生系統(tǒng)帶來(lái)負(fù)擔(dān)。

然而，識(shí)別新精神活性物質(zhì)的工作并不容易。首先，新精神活性物質(zhì)之間結(jié)構(gòu)具有高度相似性。第二，新化合物進(jìn)入灰色市場(chǎng)的速度太快，這需要為以前未知的物質(zhì)開(kāi)發(fā)新的檢測(cè)方法。此外，檢測(cè)需要大量時(shí)間精力，而這種毒品的新穎性意味著參考的分析材料稀少。

據(jù)Skinnider介紹，他們開(kāi)發(fā)了一種識(shí)別剛出現(xiàn)在非法市場(chǎng)的新設(shè)計(jì)毒品的AI工具。該工具叫做“DarkNPS”，是一個(gè)支持深度學(xué)習(xí)的系統(tǒng)。

“這項(xiàng)工具可以做兩件事。”Skinnider表示，第一是預(yù)測(cè)不久將來(lái)可能出現(xiàn)在非法市場(chǎng)上的未知的新型毒品的化學(xué)結(jié)構(gòu)，第二是使用質(zhì)譜分析技術(shù)，闡明剛出現(xiàn)在非法市場(chǎng)上的新型毒品的完整化學(xué)結(jié)構(gòu)。

研究人員使用全球各地法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室的已知精神活性物質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)訓(xùn)練人工智能算法來(lái)了解這些藥物的結(jié)構(gòu)。他們使用的算法叫做“深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，其靈感來(lái)自于人腦的結(jié)構(gòu)和功能。

基于此訓(xùn)練，該模型生成了大約890萬(wàn)種潛在的人造毒品。模型訓(xùn)練后，研究者將非法市場(chǎng)上出現(xiàn)的196種新人造毒品進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其中超過(guò)90%的新型毒品在模型生成的種類中。

就是說(shuō)，這個(gè)模型能夠預(yù)測(cè)自模型訓(xùn)練以來(lái)發(fā)現(xiàn)的幾乎所有新毒品。

此外，研究人員發(fā)現(xiàn)該模型還能了解到哪些毒品更可能出現(xiàn)在市場(chǎng)上，哪些則不太可能出現(xiàn)。

研究人員將196種新精神活性物質(zhì)的每一種都進(jìn)行了測(cè)試。研究人員發(fā)現(xiàn)，他們的模型在72%的情況下，能將一種未知毒品的正確化學(xué)結(jié)構(gòu)排在前十名候選毒品中。集成串聯(lián)質(zhì)譜數(shù)據(jù)，可提高到86%。

“該模型表現(xiàn)如此出色令我們震驚。因?yàn)閮H通過(guò)精確的質(zhì)量測(cè)量來(lái)闡明整個(gè)化學(xué)結(jié)構(gòu)通常被認(rèn)為是一個(gè)無(wú)法解決的問(wèn)題。將數(shù)十億個(gè)結(jié)構(gòu)的列表縮小到10個(gè)候選結(jié)構(gòu)，可以大大加快化學(xué)家識(shí)別新設(shè)計(jì)藥物的速度?！盨kinnider表示。

Skinnider表示，如果可以將相同的基本算法擴(kuò)展到其他類型的分子，如人類血液或尿液中的分子，我們就可以自動(dòng)識(shí)別隱藏在顯眼處的其他醫(yī)學(xué)上重要的新分子。

“我們知道，普通人一生中會(huì)接觸到約300萬(wàn)種不同的化學(xué)物質(zhì)。這些化學(xué)物質(zhì)存在于我們駕駛的汽車、我們住的房子、我們工作的實(shí)驗(yàn)室和辦公室以及我們吃飯的餐館中。然而，目前，絕大多數(shù)這些化學(xué)物質(zhì)仍然未知。”Skinnider表示，“我們認(rèn)為，相同的基本方法可用于從質(zhì)譜數(shù)據(jù)中自動(dòng)識(shí)別各種新分子，這可能開(kāi)辟一個(gè)全新化學(xué)世界。而現(xiàn)在我們觸手可及?！?/p>