鑽石舞台

原文作者：Zeeya Merali

人工智能（AI）系統AlphaFold的開發者獲得了今年的一個科學突破獎（Breakthrough prizes），獎金300萬美元。科學突破獎是科學界獎金最高的榮譽。獲獎者Demis Hassabis和John Jumper都來自倫敦的DeepMind，他們發明的這個AI工具能預測地球上近乎所有已知蛋白質的3D結構。

「很少有發現能如此迅速、徹底地改變一個領域，」紐約哥倫比亞大學計算生物學家Mohammed AlQuraishi說，「這絕對改變了結構生物學的研究實踐，無論是計算還是實驗。」

這是9月22日揭曉的本屆科學突破獎的五個獎項之一，這些獎項被授予生命科學、物理學和數學領域的突出貢獻。

AlphaFold生根於DeepMind一鳴驚人的AlphaGo。2016年，AlphaGo在首爾打敗了圍棋高手李世石。「那是遊戲AI的登頂時刻，但絕不是它的終點，」Hassabis說，「我想打造能推動科學發現的AI。」從首爾回來的第二天，整個團隊就把注意力轉向了蛋白質摺疊。

2020年11月，該系統在兩年一度的CASP大賽（結構預測關鍵評估）上的奪冠備受矚目，一下子打敗了其他約100個軟件程序。AlphaFold的前一個版本曾在2018年的比賽中勝出，但只有微弱的優勢，這讓團隊決定從頭開始重新設計。Jumper說：「對於機器學習來說，關鍵是要掌握好架構（已知底層科學帶來的約束）和數據之間的平衡。」

自DeepMind在2021年7月發布了AlphaFold的開源版本[1]，已有逾50萬名研究人員使用過這個機器學習系統，並產生了數以千計的論文。今年7月，DeepMind公開了根據氨基酸序列預測得到的2億個蛋白質結構。目前為止，這些數據已被用來解決從抗生素耐藥到作物抗逆性等一系列問題。

「這是非常重要的突破，不僅因為他們開發了這個算法，還因為他們公開了這個算法和所有這些結構，」倫敦大學學院的計算生物學家Christine Orengo說，這項突破的實現也離不開全球科學界貢獻的大量蛋白質序列數據。

Hassabis說他對自己獲得科學突破獎感到「震驚」，Jumper則表示自己「不敢相信這是真的」。Hassabis打算把部分獎金捐給增加多樣性的教育項目，以及針對尼泊爾農村地區的助學計劃。

另一個生命科學突破獎被授予兩位睡眠科學家：日本筑波大學的Masashi Yanagisawa和美國斯坦福大學的Emmanuel Mignot，獎勵他們獨立發現了發作性睡病（narcolepsy）是由缺乏名為食慾素（orexin）的大腦化學物質而導致的。

兩位研究人員都是「該領域的權威」，他們讓這種疾病得以確診，哥本哈根大學的神經生理學家Birgitte Rahbek Kornum說，「發作性睡病會嚴重影響生活質量，這能讓病人清楚知道是哪裡出了問題，而不是只能被告知要『控制好自己，保持清醒』。」這一發現還推動了治療藥物的研發，這些藥物目前正處於臨床試驗。

Yanagisawa對於獲獎「深感榮幸」，並打算用獎金設立一個研究基金。他說：「在日本，對青年科學家的探索性研究缺少穩定的支持。」他說他自己的發現之所以能成功，正是因為他被允許在不保證成功的情況下自由摸索。

第三個生命科學突破獎被授予美國普林斯頓大學的Clifford Brangwynne和德國馬克斯·普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所的Anthony Hyman，獎勵他們發現了細胞內物質如何通過分裂成液滴的方式進行自組織。

今年的基礎物理學突破獎被授予量子信息領域的四位創始人：美國麻省理工學院的Peter Shor、英國牛津大學的David Deutsch、紐約IBM的Charles Bennett、加拿大蒙特利爾大學的Gilles Brassard。他們的研究成果為開發超安全通信和今後能在某些任務上超越經典計算機的未來計算機奠定了基礎。

「得知自己獲獎讓我很驚訝，」Shor說，「其他人也做了大量工作。」1990年代，Shor開發出了第一個有潛在應用價值的量子算法，這個算法有望讓量子計算機將大數快速分解成它們的質因數[2]。這讓破解保障當今互聯網安全、基於大素數的加密代碼成為了可能。「這一重大成果證明了量子計算機並不只是學術界的另一個好奇心而已。」牛津大學量子物理學家Nikita Gourianov說道。

數學突破獎被授予美國耶魯大學數學家Daniel Spielman，表彰他所做出的多個突破，包括開發了能過濾高清電視廣播噪音的糾錯碼。

科學突破獎由以色列籍俄裔億萬富翁Yuri Milner於2012年創立。目前，獎項由Milner和其他互聯網企業家共同資助，包括Meta（前身為Facebook）的首席執行官Mark Zuckerberg。