未来ღღ✿✿ღ,人们谈起2024年的诺贝尔奖ღღ✿✿ღ,或许会将其命名为“诺奖AI年”ღღ✿✿ღ。继物理学奖颁给两位“AI教父”之后壹定发官网入口ღღ✿✿ღ!ღღ✿✿ღ,化学奖又颁给了与人工智能密切相关的科学家ღღ✿✿ღ。
当地时间10月9日ღღ✿✿ღ,瑞典皇家科学院宣布ღღ✿✿ღ,将2024年诺贝尔化学奖授予大卫·贝克(David Baker)ღღ✿✿ღ、戴米斯·哈萨比斯(Demis Hassabis)和约翰·江珀(John M.Jumper)ღღ✿✿ღ,以表彰他们在蛋白质设计和蛋白质结构预测领域作出的贡献ღღ✿✿ღ。3名获奖者共获得1100万瑞典克朗(约合745万元人民币)奖金ღღ✿✿ღ。
蛋白质ღღ✿✿ღ,一直是诺贝尔化学奖青睐的研究方向三门齐开ღღ✿✿ღ。蛋白质是执行生命功能的最重要的生物大分子壹定发官方壹定发官方ღღ✿✿ღ,是生命的重要组成部分ღღ✿✿ღ,也是化学家研究的重要对象ღღ✿✿ღ,例如消化食物所需要的酶就是一种蛋白质ღღ✿✿ღ。
但以往的化学研究主要靠猜测ღღ✿✿ღ、尝试ღღ✿✿ღ、纠错ღღ✿✿ღ,再猜测ღღ✿✿ღ、再尝试……这种研究范式下ღღ✿✿ღ,科研人员必须在不断试错的过程中取得发现ღღ✿✿ღ,研究效率低ღღ✿✿ღ、成本高ღღ✿✿ღ。随着化学研究对象日益复杂化新兴材料ღღ✿✿ღ。ღღ✿✿ღ、高维化ღღ✿✿ღ,面对庞大的化学空间ღღ✿✿ღ,配方和工艺的搜索常常止步于局部最优ღღ✿✿ღ,无法进行全局探索ღღ✿✿ღ。
数据驱动的人工智能给化学研究带来不同的可能性壹定发官方ღღ✿✿ღ。诺贝尔奖官方表示ღღ✿✿ღ,2024年诺贝尔化学奖的主题是蛋白质——生命中巧妙的化学工具ღღ✿✿ღ。贝克成功完成了几乎不可能的任务ღღ✿✿ღ,构建了大量全新的蛋白质三门齐开三门齐开ღღ✿✿ღ。哈萨比斯和江珀开发了一种人工智能模型ღღ✿✿ღ,解决了一个50年来的难题ღღ✿✿ღ:预测蛋白质的复杂结构三门齐开ღღ✿✿ღ。这些发现具有巨大的潜力ღღ✿✿ღ。
据介绍ღღ✿✿ღ,蛋白质由20种不同的氨基酸组成ღღ✿✿ღ,这些氨基酸可以被视为生命的构建模块ღღ✿✿ღ。2003年ღღ✿✿ღ,贝克成功利用这些模块设计出一种全新蛋白质EPF壹定发官网ღღ✿✿ღ,ღღ✿✿ღ。他开发了著名的Rosetta软件ღღ✿✿ღ,极大地推动了蛋白质结构预测的进展ღღ✿✿ღ。从那时起ღღ✿✿ღ,他的研究团队创造了一个又一个富有想象力的蛋白质ღღ✿✿ღ,包括可用于药物ღღ✿✿ღ、疫苗ღღ✿✿ღ、纳米材料和微小传感器的蛋白质ღღ✿✿ღ。同时壹定发官方壹定发(中国区)官方网站ღღ✿✿ღ,ღღ✿✿ღ,他还将深度学习技术引入Rosetta软件ღღ✿✿ღ,并率先公开RoseTTAFold的源代码ღღ✿✿ღ。
哈萨比斯和江珀则是主导了人工智能模型AlphaFold的开发ღღ✿✿ღ。哈萨比斯是DeepMind的创始人兼首席执行官ღღ✿✿ღ,同时也是AlphaFold项目的负责人ღღ✿✿ღ。江珀则是AlphaFold项目的首席高级研究员ღღ✿✿ღ。如今ღღ✿✿ღ,AlphaFold2已对超过2亿种蛋白质进行了结构预测——几乎是科学界已知的所有蛋白质ღღ✿✿ღ。这2亿种蛋白质的结构预测数据依然向公众免费开放ღღ✿✿ღ,使研究人员能够像使用谷歌搜索信息一样搜索蛋白质的结构ღღ✿✿ღ,为研究人员即时提供他们正在研究的任何蛋白质的预测模型ღღ✿✿ღ,大大减少了他们曾经需要花在确定蛋白质结构上的时间ღღ✿✿ღ。
南京大学化学化工学院教授ღღ✿✿ღ、博导郑鹏主要从事化学和生物学交叉的前沿科学研究领域壹定发官方ღღ✿✿ღ,他向现代快报记者解释了人工智能在化学领域的应用ღღ✿✿ღ。“2024年诺贝尔化学奖得主大卫·贝克(David Baker)近几十年来一直从事蛋白质设计研究ღღ✿✿ღ,设计出自然界中不存在的蛋白质分子ღღ✿✿ღ,使其具有更好的功能或新颖的结构ღღ✿✿ღ。”郑鹏介绍ღღ✿✿ღ,蛋白质由氨基酸排列组合而成ღღ✿✿ღ,设计难度非常高ღღ✿✿ღ,最近5至10年里伴随着人工智能的发展ღღ✿✿ღ,大卫·贝克将人工智能引入到蛋白质设计领域ღღ✿✿ღ,使得蛋白质设计得到了质的飞跃ღღ✿✿ღ,设计出了很多具有应用价值的蛋白壹定发官网登录注册ღღ✿✿ღ。
郑鹏说三门齐开ღღ✿✿ღ,蛋白质是由氨基酸线性排列组合构成ღღ✿✿ღ,但绝大部分蛋白质只有具备正确的三维结构才能行使功能ღღ✿✿ღ,如何预测和得到蛋白的三维结构对科学家来说是一个很大的难题壹定发官方ღღ✿✿ღ。而来自谷歌公司的戴米斯·哈萨比斯(Demis Hassabis)和约翰·江珀(John M.Jumper)两位科学家ღღ✿✿ღ,通过开发AlphaFold人工智能模型ღღ✿✿ღ,实现了根据氨基酸序列准确预测蛋白质结构的突破ღღ✿✿ღ,“结构知道了ღღ✿✿ღ,对应的功能也就能知道ღღ✿✿ღ。”
两组科学家从不同的方向来研究蛋白质领域ღღ✿✿ღ,为什么他们的研究如此重要呢?郑鹏举例说ღღ✿✿ღ,“如果我们可以准确预测蛋白质结构三门齐开ღღ✿✿ღ、设计相应的蛋白质和分子ღღ✿✿ღ,那么就可以根据癌症相关的蛋白ღღ✿✿ღ,改造已有的蛋白ღღ✿✿ღ,设计靶向药物ღღ✿✿ღ,所以说他们的研究意义是非凡的ღღ✿✿ღ,在人类生命健康领域有重要的应用ღღ✿✿ღ,他们获得诺贝尔化学奖是众望所归ღღ✿✿ღ。”
郑鹏所带领的课题组正是从事相关领域的研究ღღ✿✿ღ,他们运用人工智能算法来设计新的蛋白ღღ✿✿ღ,课题组成功设计了一系列肌肉蛋白ღღ✿✿ღ,其热稳定性可以超过120℃ღღ✿✿ღ,未来可以作为材料在极端条件下使用ღღ✿✿ღ。课题组还利用人工智能ღღ✿✿ღ,针对新冠病毒ღღ✿✿ღ、猴痘病毒及一些疾病来设计药物壹定发官网登录ღღ✿✿ღ!ღღ✿✿ღ。面对新冠疫情ღღ✿✿ღ,郑鹏带领团队最早在国际上揭示了N501Y突变导致病毒具有更强传染性的原因三门齐开ღღ✿✿ღ,该成果被世界卫生组织报告引用ღღ✿✿ღ。
郑鹏说ღღ✿✿ღ,人工智能在助力化学和生命科研领域都已经起到了颠覆性的作用ღღ✿✿ღ,我国不少科学家都已经利用AI设计了一系列更好的蛋白ღღ✿✿ღ。“诺贝尔化学奖获得者就是最早将AI应用在蛋白质设计领域ღღ✿✿ღ,取得了重大突破ღღ✿✿ღ,人工智能已经应用在很多学科ღღ✿✿ღ、各行各业中壹定发官方ღღ✿✿ღ。”
