“非常震撼，眾望所歸！”在2024年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)揭曉的那一刻，直播間里的幾位解讀嘉賓幾乎同時(shí)發(fā)出了這樣的感嘆。
2024年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)一半授予美國(guó)生物化學(xué)家戴維•貝克（David Baker），以表彰他在計(jì)算蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)方面的貢獻(xiàn)；另一半則授予英國(guó)人工智能（AI）科學(xué)家德米斯•哈薩比斯（Demis Hassabis）和美國(guó)科學(xué)家約翰•江珀（John M. Jumper），以表彰他們?cè)诘鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方面取得的成就。值得一提的是，生于1985年的江珀是諾獎(jiǎng)歷史上首次代表“80后”折桂。
貝克是北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授王初的博士生導(dǎo)師。“突然接到許多祝賀信息，我也跟著沾到了喜氣。”王初在接受采訪時(shí)說(shuō)，“貝克是AI設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)領(lǐng)域的旗幟性人物，諾獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給他是對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的一個(gè)重要肯定。”
又見(jiàn)AI，“沒(méi)有受物理學(xué)獎(jiǎng)的影響”
問(wèn)：化學(xué)獎(jiǎng)歷來(lái)是最難預(yù)測(cè)的諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)。今年，“前腳”物理學(xué)獎(jiǎng)授予了機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的科學(xué)家，“后腳”化學(xué)獎(jiǎng)又頒給了AI設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。你怎么看待這種情況？
中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授張翼：很開(kāi)心這次諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)沒(méi)有受到物理學(xué)獎(jiǎng)的影響。之前我們就覺(jué)得AlphaFold獲獎(jiǎng)的概率很大，但因?yàn)槲锢韺W(xué)獎(jiǎng)已經(jīng)頒給了機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)成果，所以我們非常敬佩諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)能頂住這種壓力�？梢哉f(shuō)，這個(gè)結(jié)果是眾望所歸。
浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院研究員林世賢：非常震撼。今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)可謂頂住了重重壓力。一是頂住了物理學(xué)獎(jiǎng)已經(jīng)頒給機(jī)器學(xué)習(xí)的壓力，化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給AI在解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)中的顛覆性應(yīng)用，可謂是“皇冠上的皇冠”。二是頂住了候選人年齡越來(lái)越大的壓力。江珀是1985年出生的，這是諾貝爾獎(jiǎng)歷史上第一次授予“80后”科學(xué)家；哈薩比斯是1976年出生的，也非常年輕。三是AlphaFold2目前的成績(jī)可以說(shuō)只有90分，評(píng)委們此時(shí)把它“收入囊中”，很有前瞻性。
問(wèn)：今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)備受關(guān)注，有人說(shuō)AI起了重要作用，對(duì)此你怎么看？
上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院長(zhǎng)聘教軌副教授沈琦：我認(rèn)為AI的加持非常關(guān)鍵，甚至說(shuō)，如果貝克當(dāng)初沒(méi)有擁抱AI、進(jìn)軍AI，可能就拿不了這個(gè)獎(jiǎng)。
貝克一直在做蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)的工作，之前也取得了不錯(cuò)的成果。但在引入AI之后，這個(gè)領(lǐng)域才突飛猛進(jìn)，貝克的RoseTTAFold才真正強(qiáng)大起來(lái)。據(jù)我所知，貝克應(yīng)該不是最早提出蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的人，但是前人沒(méi)趕上AI崛起，也就和今天的諾獎(jiǎng)無(wú)緣。
北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授王初：AI的確給整個(gè)科學(xué)研究帶來(lái)了變化。我是做化學(xué)和生物學(xué)研究的，有了AI助力，能幫我們做更多的事情，實(shí)現(xiàn)更多的想法。我們近期的一個(gè)工作是金屬蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)，受到了AlphaFold模型的啟發(fā)，目前正跟合作的老師嘗試用AI改造一些工具，讓這些工具變得更強(qiáng)大。
設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 本該是“造物主的事”
問(wèn)：AI對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的顛覆性到底在哪里？
沈琦：蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)其實(shí)是一枚硬幣的兩面。2007年至2013年，我都在做蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)。當(dāng)年我、我的導(dǎo)師和合作者，一幫人整整6年才做出來(lái)一個(gè)東西。所以那個(gè)年代設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)真的很痛苦、非常難。開(kāi)玩笑地講，那時(shí)科學(xué)家是在做造物主應(yīng)該做的事——畢竟自然界進(jìn)化了幾十億年才有了生命體。而現(xiàn)在，周期大大加快，可能2至3個(gè)月就能干成這件事�？梢哉f(shuō)，在AI加持下，算得更準(zhǔn)了、效率更高了，蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了階段性突破。
問(wèn)：是否可以估算一下，有了AI，蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)的成本可以降低多少？
林世賢：很難計(jì)算成本。比如，用常規(guī)方法解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一般需要幾年，不僅需要專業(yè)的研究人員，更需要昂貴的儀器設(shè)備�，F(xiàn)在計(jì)算機(jī)只需幾分鐘就可以幫我們預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，節(jié)省的時(shí)間成本可能是無(wú)窮大。
張翼：我是AlphaFold的用戶。我在做一些多肽的凝膠實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常需要用冷凍電鏡，而這個(gè)過(guò)程成本極高。此外，分子結(jié)構(gòu)的計(jì)算量也非常大。然而，AlphaFold的出現(xiàn)改變了這一切。它讓一些資金有限、缺少資源的科學(xué)家有機(jī)會(huì)參與高水平的科研。
問(wèn)：怎樣看待AI在科學(xué)領(lǐng)域的影響力？我們會(huì)對(duì)它形成依賴、變成“懶漢”嗎？
華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授姜雪峰：毫無(wú)疑問(wèn)，AI已經(jīng)成為人類在這個(gè)時(shí)代最核心的研究工具之一。實(shí)際上，每一次的科學(xué)進(jìn)步都是利用工具實(shí)現(xiàn)的，人類就是通過(guò)不斷改進(jìn)工具推動(dòng)自身前進(jìn)的。化學(xué)研究也是如此。宏觀可見(jiàn)、微觀難定，化學(xué)家就運(yùn)用AI探究肉眼不可見(jiàn)的微觀世界。因此，每個(gè)做科學(xué)研究的人都應(yīng)該更加關(guān)注最新的研究工具。
人類現(xiàn)在遇到的問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜，除了使用工具外，還需要具備學(xué)科交叉和產(chǎn)業(yè)調(diào)動(dòng)的能力，因此未來(lái)我們需要綜合考慮科學(xué)與產(chǎn)業(yè)、科學(xué)與資本、科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系。
林世賢：盡管現(xiàn)在AlphaFold、大語(yǔ)言模型等AI模型備受關(guān)注，但AI的水準(zhǔn)還處于起步階段，能做的事情也非常有限。雖然它能夠?qū)σ恍⿵?fù)雜問(wèn)題作出判斷，但認(rèn)知程度依然有限。從現(xiàn)在到可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，AI對(duì)我們來(lái)說(shuō)都是非常好的工具，不會(huì)陷入這些讓人們擔(dān)心的問(wèn)題中。
一個(gè)“科學(xué)怪咖”和兩個(gè)“神童”
問(wèn)：在你眼中，貝克是什么樣的人？
王初：我于2001年到美國(guó)華盛頓大學(xué)生物化學(xué)系攻讀博士學(xué)位，當(dāng)時(shí)機(jī)緣巧合通過(guò)實(shí)驗(yàn)室輪轉(zhuǎn)來(lái)到貝克實(shí)驗(yàn)室，一直待到2008年博士后項(xiàng)目結(jié)束。在跟貝克接觸的過(guò)程中，我感覺(jué)他是一個(gè)天生的、非常純粹的科學(xué)家。他把全部精力都傾注于科學(xué)研究，總會(huì)有很多原創(chuàng)性想法，并能夠?qū)⑦@些想法付諸實(shí)施。
我們一直都保持著很密切的聯(lián)系，去年我還邀請(qǐng)他到我們學(xué)院作了精彩的“興大學(xué)術(shù)報(bào)告”。最近一次，我們一起爬了長(zhǎng)城。他很喜歡爬山，也非常喜歡長(zhǎng)城。
貝克不僅專注科學(xué)本身，還做了一個(gè)特別有趣的蛋白質(zhì)折疊和設(shè)計(jì)在線游戲，叫“Foldit”。當(dāng)時(shí)我問(wèn)他為什么要做這款游戲，他的回答是，研究不應(yīng)該只由科研人員來(lái)做，也可以讓普通大眾參與其中，這可能會(huì)獲得更多有趣的想法和發(fā)現(xiàn)。
沈琦：我眼中貝克是一個(gè)眼睛會(huì)放光的人。頂著爆炸頭、兩眼放光，有點(diǎn)像科學(xué)怪人或科學(xué)怪咖，一眼看上去就覺(jué)得他有旺盛的想象力和創(chuàng)造力。
除了非常風(fēng)趣、幽默外，我還能深切感到他是那種會(huì)玩、會(huì)干，又能把玩的東西變得很有意義的人，真正做到“Research for Fun（為快樂(lè)而科研）”。另外，他的精力非常旺盛。你可能想象不到，他的實(shí)驗(yàn)室有100多位博士后研究員，這在美國(guó)其他實(shí)驗(yàn)室是不可想象的。有的諾獎(jiǎng)得主的實(shí)驗(yàn)室，也就十幾位博士后研究員。
問(wèn)：你對(duì)哈薩比斯、江珀熟悉嗎？
林世賢：哈薩比斯跟華人有一定淵源，他母親是新加坡華人。他4歲學(xué)國(guó)際象棋，13歲達(dá)到國(guó)際象棋的“大師標(biāo)準(zhǔn)”，17歲就利用計(jì)算機(jī)天賦編寫了一款暢銷數(shù)百萬(wàn)份的游戲軟件，所以很早就被周圍的人冠以“神童”稱號(hào)。他創(chuàng)立的公司DeepMind，早期因?yàn)檠芯砍鯝lphaGo圍棋軟件震驚了全世界，一舉成名。
2018年，DeepMind成立研究組對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并吸引了年輕的江珀加入。江珀是AlphaFold的“第一作者”，也是一位“神童”。他們的第一個(gè)作品AlphaFold1，首次參加CASP（國(guó)際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)技術(shù)評(píng)估大賽）就拿到了60多分的好成績(jī)（滿分100分），這是該賽事第一次有人拿到及格成績(jī)。
問(wèn)：你怎么看今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給年輕科學(xué)家？
姜雪峰：這正是諾貝爾獎(jiǎng)的魅力，科學(xué)突破不論資歷、不排位，誰(shuí)可以解決問(wèn)題誰(shuí)就能獲得認(rèn)可。這不是靠簡(jiǎn)單的技術(shù)積累，也不取決于誰(shuí)的研究時(shí)間更長(zhǎng)，而是看誰(shuí)更有創(chuàng)新性思維，誰(shuí)可以突破重圍、解決問(wèn)題�？茖W(xué)的多元性給了每個(gè)探索未知的人機(jī)會(huì)，不論出身、年齡、國(guó)界，這就是科學(xué)的魅力�！�