戴维·贝克、德米斯·哈萨比斯和约翰·江珀(从左至右)。图片来源:BBVA Foundation
■本报记者 赵广立 冯丽妃 沈春蕾 王一鸣
“非常震撼,众望所归!”在2024年诺贝尔化学奖揭晓的那一刻,《中国科学报》直播间里的几位解读嘉宾几乎同时发出了这样的感叹。
2024年诺贝尔化学奖一半授予美国生物化学家戴维·贝克(David Baker),以表彰他在计算蛋白质设计方面的贡献;另一半则授予英国人工智能(AI)科学家德米斯·哈萨比斯(Demis Hassabis)和美国科学家约翰·江珀(John M. Jumper),以表彰他们在蛋白质结构预测方面取得的成就。值得一提的是,生于1985年的江珀是诺奖历史上首次代表“80后”摘桂。
贝克是北京大学化学与分子工程学院教授王初的博士生导师。“突然接到许多祝贺信息,我也跟着沾到了喜气。”王初在接受《中国科学报》采访时说,“贝克是AI设计蛋白质领域的旗帜性人物,诺奖颁发给他是对这个领域的一个重要肯定。”
又见AI,“没有受物理学奖的影响”
《中国科学报》:化学奖历来是最难预测的诺贝尔奖项。今年,“前脚”物理学奖授予了机器学习领域的科学家,“后脚”化学奖又颁给了AI设计和预测蛋白质结构领域。你怎么看待这种情况?
中南大学化学化工学院教授张翼:很开心这次诺贝尔化学奖没有受到物理学奖的影响。之前我们就觉得AlphaFold获奖的概率很大,但因为物理学奖已经颁给了机器学习相关成果,所以我们非常敬佩诺贝尔化学奖评审委员会能顶住这种压力。可以说,这个结果是众望所归。
浙江大学生命科学研究院研究员林世贤:非常震撼。今年诺贝尔化学奖可谓顶住了重重压力。一是顶住了物理学奖已经颁给机器学习的压力,化学奖颁给AI在解析蛋白质结构和设计中的颠覆性应用,可谓是“皇冠上的皇冠”。二是顶住了候选人年龄越来越大的压力。江珀是1985年出生的,这是诺贝尔奖历史上第一次授予“80后”科学家;哈萨比斯是1976年出生的,也非常年轻。三是AlphaFold 2目前的成绩可以说只有90分,评委们此时把它“收入囊中”,很有前瞻性。
《中国科学报》:今年诺贝尔化学奖备受关注,有人说AI起了重要作用,对此你怎么看?
上海交通大学化学化工学院长聘教轨副教授沈琦:我认为AI的加持非常关键,开玩笑的说,如果贝克当初没有拥抱AI、进军AI,可能今年就拿不了这个奖。
贝克一直在做蛋白质预测的工作,之前也取得了不错的成果。但在引入AI之后,这个领域才突飞猛进,贝克的RoseTTAFold才真正强大起来。据我所知,贝克应该不是最早提出蛋白质设计的人,但是前人没赶上AI崛起,也就和今天的诺奖无缘。
北京大学化学与分子工程学院教授王初:AI的确给整个科学研究带来了变化。我是做化学和生物学研究的,有了AI助力,能帮我们做FC碰碰胡老虎机法典-提高赢钱机率的下注技巧的事情,实现更多的想法。我们近期的一个工作是金属蛋白质预测,受到了AlphaFold模型的启发,目前正跟合作的老师尝试用AI改造一些工具,让这些工具变得更强大。
设计和预测蛋白质结构,
本该是“造物主的事”
《中国科学报》:AI对蛋白质结构预测和蛋白质设计的颠覆性到底在哪里?
沈琦:蛋白质预测和设计其实是一枚硬币的两面。2007年至2013年,我都在做蛋白质设计。当年我、我的导师和合作者,一帮人整整6年才做出来一个东西。所以那个年代设计蛋白质真的很痛苦、非常难。开玩笑地讲,那时科学家是在做造物主应该做的事——毕竟自然界进化了几十亿年才有了生命体。而现在,周期大大加快,可能2至3个月就能干成这件事。可以说,在AI加持下,算得更准了、效率更高了,蛋白质预测和设计实现了阶段性突破。
《中国科学报》:是否可以估算一下,有了AI,蛋白质预测和设计的成本可以降低多少?
林世贤:很难计算成本。比如,用常规方法解析蛋白质结构一般需要几年,不仅需要专业的研究人员,更需要昂贵的仪器设备。现在计算机只需几分钟就可以帮我们预测蛋白质结构,节省的时间成本可能是无穷大。
张翼:我是AlphaFold的用户。我在做一些多肽的凝胶实验时,通常需要用冷冻电镜,而这个过程成本极高。此外,分子结构的计算量也非常大。然而,AlphaFold的出现改变了这一切。它让一些资金有限、缺少资源的科学家有机会参与高水平的科研。
《中国科学报》:怎样看待AI在科学领域的影响力?我们会对它形成依赖、变成“懒汉”吗?
华东师范大学化学与分子工程学院教授姜雪峰:毫无疑问,AI已经成为人类在这个时代最核心的研究工具之一。实际上,每一次的科学进步都是利用工具实现的,人类就是通过不断改进工具推动自身前进的。化学研究也是如此。宏观可见、微观难定,化学家就运用AI探究肉眼不可见的微观世界。因此,每个做科学研究的人都应该更加关注最新的研究工具。
人类现在遇到的问题越来越复杂,除了使用工具外,还需要具备学科交叉和产业调动的能力,因此未来我们需要综合考虑科学与产业、科学与资本、科学与社会的关系。
林世贤:尽管现在AlphaFold、大语言模型等AI模型备受关注,但AI的水准还处于起步阶段,能做的事情也非常有限。虽然它能够对一些复杂问题作出判断,但认知程度依然有限。从现在到可以预见的未来,AI对我们来说都是非常好的工具,不会陷入这些让人们担心的问题中。
一个“科学怪咖”和两个“神童”
《中国科学报》:在你眼中,贝克是什么样的人?
王初:我于2001年到美国华盛顿大学生物化学系攻读博士学位,当时机缘巧合通过实验室轮转来到贝克实验室,一直待到2008年博士后项目结束。在跟贝克接触的过程中,我感觉他是一个天生的、非常纯粹的科学家。他把全部精力都倾注于科学研究,总会有很多原创性想法,并能够将这些想法付诸实施。
我们一直都保持着很密切的联系,去年我还邀请他到我们学院作了精彩的“兴大学术报告”。最近一次,我们一起爬了长城。他很喜欢爬山,也非常喜欢长城。
贝克不仅专注科学本身,还做了一个特别有趣的蛋白质折叠和设计在线游戏,叫“Foldit”。当时我问他为什么要做这款游戏,他的回答是,研究不应该只由科研人员来做,也可以让普通大众参与其中,这可能会获得FC碰碰胡老虎机法典-提高赢钱机率的下注技巧有趣的想法和发现。
沈琦:我眼中贝克是一个眼睛会放光的人。顶着爆炸头、两眼放光,有点像科学怪人或科学怪咖,一眼看上去就觉得他有旺盛的想象力和创造力。
除了非常风趣、幽默外,我还能深切感到他是那种会玩、会干,又能把玩的东西变得很有意义的人,真正做到“Research for Fun(为快乐而科研)”。另外,他的精力非常旺盛。你可能想象不到,他的实验室有100多位博士后,这在美国其他实验室是不可想象的。有的诺奖得主的实验室,也就十几位博士后。
《中国科学报》:你对哈萨比斯、江珀熟悉吗?
林世贤:哈萨比斯跟华人有一定渊源,他母亲是新加坡华人。他4岁学国际象棋,13岁达到国际象棋的“大师标准”,17岁就利用计算机天赋编写了一款畅销数百万份的游戏软件,所以很早就被周围的人冠以“神童”称号。他创立的公司DeepMind,早期因为研究出AlphaGo围棋软件震惊了全世界,一举成名。
2018年,DeepMind成立研究组对蛋白质结构进行预测,并吸引了年轻的江珀加入。江珀是AlphaFold的“第一作者”,也是一位“神童”。他们的第一个作品AlphaFold 1,首次参加CASP(国际蛋白质结构预测技术评估大赛)就拿到了60多分的好成绩(满分100分),这是该赛事第一次有人拿到及格成绩。
《中国科学报》:你怎么看今年诺贝尔化学奖颁发给年轻科学家?
姜雪峰:这正是诺贝尔奖的魅力,科学突破不论资历、不排位,谁可以解决问题谁就能获得认可。这不是靠简单的技术积累,也不取决于谁的研究时间更长,而是看谁更有创新性思维,谁可以突破重围、解决问题。科学的多元性给了每个探索未知的人机会,不论出身、年龄、国界,这就是科学的魅力。
《中国科学报》(2024-10-10第1版要闻)
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