“非常震撼，眾望所歸！”在2024年諾貝爾化學(xué)獎揭曉的那一刻，直播間里的幾位解讀嘉賓幾乎同時發(fā)出了這樣的感嘆。
2024年諾貝爾化學(xué)獎一半授予美國生物化學(xué)家戴維•貝克（David Baker），以表彰他在計算蛋白質(zhì)設(shè)計方面的貢獻；另一半則授予英國人工智能（AI）科學(xué)家德米斯•哈薩比斯（Demis Hassabis）和美國科學(xué)家約翰•江珀（John M. Jumper），以表彰他們在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測方面取得的成就。值得一提的是，生于1985年的江珀是諾獎歷史上首次代表“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。”王初在接受采訪時說，“貝克是AI設(shè)計蛋白質(zhì)領(lǐng)域的旗幟性人物，諾獎頒發(fā)給他是對這個領(lǐng)域的一個重要肯定。”
又見AI，“沒有受物理學(xué)獎的影響”
問：化學(xué)獎歷來是最難預(yù)測的諾貝爾獎項。今年，“前腳”物理學(xué)獎授予了機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的科學(xué)家，“后腳”化學(xué)獎又頒給了AI設(shè)計和預(yù)測蛋白質(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：很開心這次諾貝爾化學(xué)獎沒有受到物理學(xué)獎的影響。之前我們就覺得AlphaFold獲獎的概率很大，但因為物理學(xué)獎已經(jīng)頒給了機器學(xué)習(xí)相關(guān)成果，所以我們非常敬佩諾貝爾化學(xué)獎評審委員會能頂住這種壓力。可以說，這個結(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)獎可謂頂住了重重壓力。一是頂住了物理學(xué)獎已經(jīng)頒給機器學(xué)習(xí)的壓力，化學(xué)獎頒給AI在解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和設(shè)計中的顛覆性應(yīng)用，可謂是“皇冠上的皇冠”。二是頂住了候選人年齡越來越大的壓力。江珀是1985年出生的，這是諾貝爾獎歷史上第一次授予“80后”科學(xué)家；哈薩比斯是1976年出生的，也非常年輕。三是AlphaFold2目前的成績可以說只有90分，評委們此時把它“收入囊中”，很有前瞻性。
問：今年諾貝爾化學(xué)獎備受關(guān)注，有人說AI起了重要作用，對此你怎么看？
上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院長聘教軌副教授沈琦：我認為AI的加持非常關(guān)鍵，甚至說，如果貝克當(dāng)初沒有擁抱AI、進軍AI，可能就拿不了這個獎。
貝克一直在做蛋白質(zhì)預(yù)測的工作，之前也取得了不錯的成果。但在引入AI之后，這個領(lǐng)域才突飛猛進，貝克的RoseTTAFold才真正強大起來。據(jù)我所知，貝克應(yīng)該不是最早提出蛋白質(zhì)設(shè)計的人，但是前人沒趕上AI崛起，也就和今天的諾獎無緣。
北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授王初：AI的確給整個科學(xué)研究帶來了變化。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，實現(xiàn)更多的想法。我們近期的一個工作是金屬蛋白質(zhì)預(yù)測，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大。
設(shè)計和預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 本該是“造物主的事”
問：AI對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測和蛋白質(zhì)設(shè)計的顛覆性到底在哪里？
沈琦：蛋白質(zhì)預(yù)測和設(shè)計其實是一枚硬幣的兩面。2007年至2013年，我都在做蛋白質(zhì)設(shè)計。當(dāng)年我、我的導(dǎo)師和合作者，一幫人整整6年才做出來一個東西。所以那個年代設(shè)計蛋白質(zhì)真的很痛苦、非常難。開玩笑地講，那時科學(xué)家是在做造物主應(yīng)該做的事——畢竟自然界進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個月就能干成這件事�？梢哉f，在AI加持下，算得更準了、效率更高了，蛋白質(zhì)預(yù)測和設(shè)計實現(xiàn)了階段性突破。
問：是否可以估算一下，有了AI，蛋白質(zhì)預(yù)測和設(shè)計的成本可以降低多少？
林世賢：很難計算成本。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。現(xiàn)在計算機只需幾分鐘就可以幫我們預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，節(jié)省的時間成本可能是無窮大。
張翼：我是AlphaFold的用戶。我在做一些多肽的凝膠實驗時，通常需要用冷凍電鏡，而這個過程成本極高。此外，分子結(jié)構(gòu)的計算量也非常大。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)家有機會參與高水平的科研。
問：怎樣看待AI在科學(xué)領(lǐng)域的影響力？我們會對它形成依賴、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：毫無疑問，AI已經(jīng)成為人類在這個時代最核心的研究工具之一。實際上，每一次的科學(xué)進步都是利用工具實現(xiàn)的，人類就是通過不斷改進工具推動自身前進的�；瘜W(xué)研究也是如此。宏觀可見、微觀難定，化學(xué)家就運用AI探究肉眼不可見的微觀世界。因此，每個做科學(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)在遇到的問題越來越復(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)動的能力，因此未來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)與社會的關(guān)系。
林世賢：盡管現(xiàn)在AlphaFold、大語言模型等AI模型備受關(guān)注，但AI的水準還處于起步階段，能做的事情也非常有限。雖然它能夠?qū)σ恍⿵?fù)雜問題作出判斷，但認知程度依然有限。從現(xiàn)在到可以預(yù)見的未來，AI對我們來說都是非常好的工具，不會陷入這些讓人們擔(dān)心的問題中。
一個“科學(xué)怪咖”和兩個“神童”
問：在你眼中，貝克是什么樣的人？
王初：我于2001年到美國華盛頓大學(xué)生物化學(xué)系攻讀博士學(xué)位，當(dāng)時機緣巧合通過實驗室輪轉(zhuǎn)來到貝克實驗室，一直待到2008年博士后項目結(jié)束。在跟貝克接觸的過程中，我感覺他是一個天生的、非常純粹的科學(xué)家。他把全部精力都傾注于科學(xué)研究，總會有很多原創(chuàng)性想法，并能夠?qū)⑦@些想法付諸實施。
我們一直都保持著很密切的聯(lián)系，去年我還邀請他到我們學(xué)院作了精彩的“興大學(xué)術(shù)報告”。最近一次，我們一起爬了長城。他很喜歡爬山，也非常喜歡長城。
貝克不僅專注科學(xué)本身，還做了一個特別有趣的蛋白質(zhì)折疊和設(shè)計在線游戲，叫“Foldit”。當(dāng)時我問他為什么要做這款游戲，他的回答是，研究不應(yīng)該只由科研人員來做，也可以讓普通大眾參與其中，這可能會獲得更多有趣的想法和發(fā)現(xiàn)。
沈琦：我眼中貝克是一個眼睛會放光的人。頂著爆炸頭、兩眼放光，有點像科學(xué)怪人或科學(xué)怪咖，一眼看上去就覺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玩、會干，又能把玩的東西變得很有意義的人，真正做到“Research for Fun（為快樂而科研）”。另外，他的精力非常旺盛。你可能想象不到，他的實驗室有100多位博士后研究員，這在美國其他實驗室是不可想象的。有的諾獎得主的實驗室，也就十幾位博士后研究員。
問：你對哈薩比斯、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)國際象棋，13歲達到國際象棋的“大師標準”，17歲就利用計算機天賦編寫了一款暢銷數(shù)百萬份的游戲軟件，所以很早就被周圍的人冠以“神童”稱號。他創(chuàng)立的公司DeepMind，早期因為研究出AlphaGo圍棋軟件震驚了全世界，一舉成名。
2018年，DeepMind成立研究組對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行預(yù)測，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”。他們的第一個作品AlphaFold1，首次參加CASP（國際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測技術(shù)評估大賽）就拿到了60多分的好成績（滿分100分），這是該賽事第一次有人拿到及格成績。
問：你怎么看今年諾貝爾化學(xué)獎頒發(fā)給年輕科學(xué)家？
姜雪峰：這正是諾貝爾獎的魅力，科學(xué)突破不論資歷、不排位，誰可以解決問題誰就能獲得認可。這不是靠簡單的技術(shù)積累，也不取決于誰的研究時間更長，而是看誰更有創(chuàng)新性思維，誰可以突破重圍、解決問題�？茖W(xué)的多元性給了每個探索未知的人機會，不論出身、年齡、國界，這就是科學(xué)的魅力�！�