温州日报2024-10-16 02:24:08发布:2024诺贝尔化学奖：他们用人工智能“破译了蛋白质的密码”

北京时间10月9日下午，瑞典皇家科学院宣布，将2024年诺贝尔化学奖授予三位科学家，其中一半授予美国科学家戴维·贝克（David Baker），以表彰其在“计算蛋白质设计”方面的贡献；另一半授予就职于英国人工智能公司谷歌DeepMind的两位科学家德米斯·哈萨比斯（Demis Hassabis）和约翰·江珀（John M. Jumper），以表彰其“对蛋白质结构预测的贡献”。瑞典皇家科学院称，这三位科学家“破译了蛋白质惊人结构的密码”，而这将对人类带来极大益处。

当地时间2024年10月9日，瑞典皇家科学院宣布，将2024年诺贝尔化学奖授予戴维·贝克（David Baker）、德米斯·哈萨比斯（Demis Hassabis）和约翰·江珀（John M.Jumper）。图/IC photo

揭示了蛋白质的密码

“他们通过计算和人工智能揭示了蛋白质的秘密。”10月9日，瑞典皇家科学院在一份公报中指出，2024年诺贝尔化学奖是关于蛋白质的，它是生命中巧妙的化学工具。

荣获今年诺贝尔化学奖的三位科学家中，贝克成功地完成了一项几乎不可能完成的壮举，即构建出全新的蛋白质种类；德米斯·哈萨比斯和约翰·江珀开发的人工智能（AI）模型则解决了一个困扰科学家们50多年的难题：预测蛋白质的复杂结构。诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克表示，“这两项发现都开辟了巨大的可能性。”

对于今年诺贝尔化学奖花落蛋白质研究，北京化工大学材料科学与工程学院教授丁雪佳表示并不意外。他在接受新京报记者采访时表示，近些年来，诺贝尔化学奖关于蛋白质的研究很多，这次颁给蛋白质的结构预测算是意料之内。

“基因和蛋白质作为生命活动的传递者和功能执行者，揭示生物体奥秘本身就是人类永恒的主题。”丁雪佳表示，“蛋白质结构预测使人类能够预测蛋白质结构并设计我们自己的蛋白质，这给人类带来了最大的益处。这也充分说明了二十一世纪是生命科学的世纪。”

蛋白质是构成人体一切细胞和组织的重要成分，可以说没有蛋白质就没有生命。蛋白质通常由20种不同的氨基酸组成，它们可以有无数种不同的组合方式。2003年，贝克成功设计出一种与其他蛋白质不同的全新蛋白质。此后，他的研究小组又创造出了一个又一个极富想象力的新蛋白质，包括可用作药物、疫苗、纳米材料和微型传感器的蛋白质。

诺贝尔化学奖委员会表示，新蛋白质具有广泛的潜在应用，包括制造新的药物、更快速地开发疫苗等。

关于蛋白质结构预测的突破则“年轻”许多。在蛋白质中，氨基酸以长链连接在一起，折叠起来形成三维结构，这对蛋白质的功能至关重要。自上世纪70年代以来，科学家们就一直试图根据氨基酸序列来预测蛋白质结构，但一直未能取得突破。

直到2020年，哈萨比斯和江珀开发了一个名为AlphaFold2的人工智能模型。这是一项基于深度学习和神经网络技术的算法，它可以从蛋白质的氨基酸序列预测蛋白质的三维结构。借助它，他们能够预测已知的几乎所有2亿种蛋白质结构。

诺贝尔化学奖委员会称，AlphaFold2是一项“彻底的变革”。自这项模型推出以来，已有来自190个国家超过200万人使用这一工具。正是有了这些工具，研究人员现在可以更好地了解抗生素耐药性并创建可以分解塑料的酶的图像。

据诺贝尔化学奖委员会，三人将共享1100万瑞典克朗（约合745万元人民币）奖金。其中，贝克独得一半，哈萨比斯和江珀共享另一半。

人工智能带来的突破

今年的诺贝尔化学奖并不出人意外。多年来，贝克、哈萨比斯和江珀都备受关注，他们也获得了许多化学和生物学领域的顶级奖项。今年9月，三人还获得了有着“诺奖风向标”之称的引文桂冠奖。

贝克1962年出生于美国西雅图，1989年在美国加利福尼亚大学伯克利分校获得博士学位，目前是美国华盛顿大学医学院生物化学教授、蛋白质设计研究所所长。他领导的贝克实验室开发了蛋白质设计软件，并用它来创建分子，以解决医学、技术和可持续性方面的挑战。

贝克是美国国家科学院院士，职业生涯获得了众多奖项，包括2021年生命科学突破奖。2024年，他被《时代》杂志评为全球100位最具影响力的健康领域人物之一。值得关注的是，在新冠疫情大流行期间，贝克曾设计出一种新的蛋白质，它可以抵御冠状病毒。他的团队还研发了一种鼻喷雾抗病毒药物。

另外两位科学家目前都就职于英国谷歌DeepMind公司。其中，哈萨比斯1976年出生于英国伦敦，2009年在伦敦大学学院获得博士学位，目前是谷歌DeepMind首席执行官兼联合创始人。江珀1985年出生于美国小石城，2017年在芝加哥大学获得博士学位，目前是DeepMind高级研究科学家。

了解蛋白质的结构对于了解如何靶向蛋白质并改变其行为至关重要，而这对于医学具有重要意义。DeepMind公司在2018年推出了人工智能模型AlphaFold1，2020年推出了AlphaFold2，今年5月推出了AlphaFold3，目前已经可以预测蛋白质与DNA、RNA、各种配体和离子形成的复合物的结构。

事实上，贝克也曾使用电脑软件来预测蛋白质结构。上世纪90年代，他的团队就设计了一个名为Rosetta的软件，推动了计算生物学的长足发展与进步。

在瑞典皇家科学院举行的新闻发布会上，贝克也表示，人工智能对于未来科学发展至关重要。他说，哈萨比斯和江珀在蛋白质结构预测上的突破，更加凸显了人工智能可能带来的影响，使用这些工具进行蛋白质设计提高了工作的准确性。目前，贝克团队的一项核心研究是使用机器学习算法设计功能性蛋白质。

人工智能在科学领域的巨大影响力正在逐渐凸显。一天前，瑞典皇家科学院公布了诺贝尔物理学奖，被称为“人工智能教父”的杰弗里·欣顿和约翰·霍普菲尔德因为在使用人工神经网络进行机器学习的基础性发现和发明获奖。有分析指出，这项技术为今年化学奖得主的工作提供了支持。

在丁雪佳看来，如果这些研究被时间证实，那它们将给出一个破解生物终极奥秘的工具，一个人类充当上帝的工具，“所有关于生命的秘密都将一一向人类呈现。甚至于，人类面临的疾病、衰老等问题都可能被一一破解。”

195人曾获诺贝尔化学奖

化学是阿尔弗雷德·诺贝尔本人最重要的工作之一，化学奖也是他在遗嘱中提到的第二个奖项。自1901年至今，诺贝尔化学奖共颁发了116次，获奖者共197位。由于英国生物化学家弗雷德里克·桑格（1958年、1980年）和美国化学家巴里·夏普莱斯（2001年、2022年）两次获得诺贝尔化学奖，因此实际获奖人数为195人。

最年轻的诺贝尔化学奖得主是让·弗雷德里克·约里奥-居里，1935年他获奖时年仅35岁。最年长的诺贝尔化学奖得主是约翰·古迪纳夫，2019年他获奖时已97岁。截至目前，共有8位女性获得诺贝尔化学奖。

除弗雷德里克·桑格和巴里·夏普莱斯两次获得诺贝尔化学奖外，还有2位诺贝尔化学奖得主获得过其他诺贝尔奖项，包括玛丽·居里——她1903年获诺贝尔物理奖、1911年获诺贝尔化学奖；莱纳斯·鲍林——他1954年获诺贝尔化学奖、1961年获诺贝尔和平奖。莱纳斯·鲍林也是唯一一位两次都是单人获奖的获奖者。

过去几年，诺贝尔化学奖主要聚焦在生物化学、材料化学等方面。2023年诺贝尔化学奖颁给了美国麻省理工学院教授蒙吉·巴文迪、哥伦比亚大学教授路易斯·布鲁斯和美国纳米晶体科技公司科学家阿列克谢·伊基莫夫三人，以表彰他们在“发现和合成量子点”方面的贡献。

2022年诺贝尔化学奖授予美国科学家卡罗琳·贝尔托齐、丹麦科学家摩顿·梅尔达尔和美国科学家巴里·夏普莱斯，以表彰他们在“点击化学和生物正交化学的发展”方面的贡献。2021年诺贝尔化学奖授予德国科学家本亚明·李斯特和美国科学家戴维·麦克米兰，以表彰他们“在不对称有机催化发展”方面的贡献。

新京报记者谢莲

编辑胡杰校对薛京宁

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