诺贝尔化学奖授予三位利用AI设计蛋白质的科学家

Nobel Prize in chemistry honors 3 scientists who used AI to design proteins

伦敦（美联社）——三位科学家因发现了解码甚至设计新型蛋白质的强大技术而荣获今年的诺贝尔化学奖。这些蛋白质是生命的基本构建块。他们的工作使用了包括人工智能在内的先进技术，具有改变新药物和其他材料制造方式的潜力。该奖项授予了来自华盛顿大学西雅图分校的生物化学家大卫·贝克（David Baker），以及来自谷歌DeepMind的计算机科学家德米斯·哈萨比斯（Demis Hassabis）和约翰·乔普（John Jumper）。DeepMind是一家位于伦敦的英美人工智能研究实验室。

诺贝尔化学委员会主席海纳·林克（Heiner Linke）表示，该奖项表彰了“数十年来化学，尤其是生物化学领域的重大挑战”的突破。“今天获奖的就是这一突破，”他说。

2024年诺贝尔化学奖为何颁发？

蛋白质是由数千个原子组成的复杂分子，它们以无数种形状扭曲、旋转、环结和螺旋，这些形状决定了它们的生物学功能。几十年来，科学家们一直梦想能够高效地设计和构建新的蛋白质。62岁的贝克自1990年代以来一直获得美国国立卫生研究院的资助，他创建了一个名为Rosetta的计算机程序，该程序通过分析现有蛋白质的综合数据库中的信息来构建自然界中不存在的新蛋白质。

“似乎现在几乎可以构建任何类型的蛋白质，”诺贝尔委员会成员约翰·阿奎斯特（Johan Åqvist）说。

48岁的哈萨比斯和39岁的乔普创建了一个能够预测研究人员已知的2亿种蛋白质结构的人工智能模型。两人“破解了密码”。通过巧妙运用人工智能，他们使预测几乎所有已知蛋白质的复杂结构成为可能，林克说。

这项工作为什么重要？

能够定制设计新蛋白质并更好地理解现有蛋白质，可以使研究人员创造出新的药物和疫苗。它还可以让科学家设计出分解塑料或其他废物的新酶，从而中和污染，贝克在新闻发布会上表示，甚至可以开发出用于半导体的全新材料。“我认为有巨大的前景可以制造更好的药物——更智能的药物，只在身体的正确时间和地点发挥作用，”贝克告诉美联社。一个例子是一种潜在的鼻喷雾，可以减缓或阻止特定病毒（如新冠病毒）的快速传播。另一个例子是一种药物，可以中断称为细胞因子风暴的症状级联反应。

“那一直是圣杯。如果你能弄清楚蛋白质序列如何折叠成特定的结构，那么就有可能设计出从未见过的蛋白质结构，这些结构可能对我们有用，”美国国立卫生研究院主任乔恩·洛尔施（Jon Lorsch）说。

获奖者有何反应？

贝克告诉美联社，他在凌晨得知自己获得了诺贝尔奖，当时他的妻子立刻开始尖叫。“所以也有一点震耳欲聋，”他说。哈萨比斯表示，他在家里度过了一个“普通的早晨”，最终接到了电话。诺贝尔委员会最初没有他的电话号码，首先联系了他的妻子，但她几次挂断了电话，他在线上新闻发布会上说。“他们不断坚持，然后她意识到这是一个瑞典号码，于是他们要了我的电话号码，”他说。“这太不可思议了。这一刻感觉太不真实了，”乔普说，“这太棒了。”

人工智能的作用是什么？

作为英国领先的科技人物之一，哈萨比斯于2010年共同创立了人工智能研究实验室DeepMind，该实验室于2014年被谷歌收购。其过去的突破之一是开发了一种掌握中国围棋游戏并击败人类世界冠军的人工智能系统。过去，研究人员花费数月甚至数年的时间来解码单个复杂蛋白质的结构。但DeepMind研究人员创建的AI模型AlphaFold“可以在几秒或几分钟内相当准确地确定蛋白质的结构，”哈萨比斯在接受美联社采访时说，这节省了研究人员“多年的繁琐实验工作”。

两个研究团队从对方的工作中受益匪浅。贝克表示，哈萨比斯和乔普的人工智能工作给他的团队带来了巨大推动。“德米斯和约翰在蛋白质结构预测方面取得的突破真正让我们认识到人工智能的强大力量，”贝克说。“这促使我们应用这些AI方法进行蛋白质设计。”科学加速了，乔普说。“这是关键的证明，表明人工智能将使科学更快。”

这是今年第二位与谷歌人工智能研究有关的诺贝尔奖得主。76岁的诺贝尔物理学奖得主杰弗里·欣顿（Geoffrey Hinton）经常被称为“人工智能之父”，他也曾在加州的科技公司工作，直到辞职以便更公开地谈论人工智能的潜在负面影响。“我希望人工智能会带来巨大的好处，”欣顿周二在新闻发布会上说。“我确信它将在医疗保健领域实现这一点。”“我的担忧是它也可能导致坏事。特别是，当我们的东西变得比我们更聪明时，没有人真的知道我们是否能够控制它们。”

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周三的化学奖得主代表了年轻一代，他们继承了物理学家先驱的工作，宾夕法尼亚大学的计算机科学家迈克尔·卡恩斯（Michael Kearns）说。他们正在使人工智能模型“可扩展、实用，并将其应用于非常重要的科学问题。”贝克获得了一半的1100万瑞典克朗（约100万美元）奖金，而哈萨比斯和乔普分享另一半。

诺贝尔奖公告于周一拉开帷幕，医学研究者维克多·安布罗斯（Victor Ambros）和加里·鲁夫昆（Gary Ruvkun）获得了医学奖。欣顿和另一位人工智能先驱约翰·霍普菲尔德（John Hopfield，91岁）获得了物理学奖。奖项将继续于周四颁发文学奖，周五颁发诺贝尔和平奖，10月14日颁发经济学奖。奖金来自奖项创始人、瑞典发明家阿尔弗雷德·诺贝尔的遗赠。获奖者将于12月10日受邀参加颁奖典礼，这一天是诺贝尔的忌日。

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