ai解决了困扰科学界50年的“蛋白质折叠”问题,5年左右就获得诺贝尔化学奖
一、3年,跨学科,获得诺贝尔化学奖
杰米斯·哈萨比斯(Demis Hassabis)和团队直接导致他们拿下诺贝尔奖的那个决定性突破(AlphaFold 2),其核心论文是在 2021年 发表的。
不过,这个“创造性发明”不是一天蹦出来的,它有一个非常震撼的发布时间线。这也能完美解释你一开始为什么会依稀记得“2017年”这个时间点。
我们可以把这个过程分成几个关键节点来看:
1. 缘起与立项:大约在 2016—2017 年
你记忆中的“2017年”,其实是这个项目真正开始全力推进的时间段。
2016年,DeepMind的AlphaGo(阿尔法狗)击败了李世石,震惊世界。哈萨比斯在搞定围棋之后,立刻把目光转向了更伟大的科学挑战——蛋白质折叠。大约在2016年底到2017年,他正式集结团队,开始死磕这个生物学界的世纪难题。
2. 初露锋芒:2018 年(AlphaFold 1)
DeepMind团队带着第一代 AlphaFold 参加了全球蛋白质结构预测竞赛(CASP13)。他们一出场就拿了第一名,打败了所有传统人类科学家。但那时候的准确率大概在 60% 左右,虽然厉害,但还没到“彻底解决问题”的程度。这版结果的论文发表在2020年初的《Nature》上。
3. 震惊世界的时刻:2020 年底(AlphaFold 2 登场)
这个时间点是科学界真正“炸锅”的时刻。
在2020年底的第14届CASP竞赛上,哈萨比斯和约翰·江珀带领团队掏出了全新架构的 AlphaFold 2。它把预测准确率直接拉爆到了 90% 以上(达到了原子级的极高精度),这在生物学界看来几乎是“外星科技”。当时竞赛的评委会主席激动地宣布:“蛋白质折叠问题,已经被解决了!”
4. 正式发表与开源:2021 年 7 月(最关键的年份)
2020年虽然比赛赢了,但在科学界,必须要发表经过同行评审的正式论文才算数。
2021年7月15日,DeepMind团队在顶级科学期刊《自然》(Nature)上正式发表了那篇里程碑式的论文:《利用AlphaFold进行高精度的蛋白质结构预测》(Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold)。
同时,哈萨比斯做了一个极其大格局的决定:完全开源代码,并公布了包含35万个蛋白质结构的数据库(后来在2022年扩充到了2亿个,涵盖地球上已知的所有蛋白质)。
5. 持续进化:2024 年 5 月(AlphaFold 3)
就在他们拿诺贝尔奖的几个月前,他们又在《Nature》上发表了 AlphaFold 3。这次不仅能预测蛋白质,还能预测蛋白质怎么和DNA、RNA以及药物分子结合。
总结一下:
- 项目启动: 2016-2017年左右(你记忆中隐约的起点)。
- 震惊业界: 2020年底(在比赛中取得碾压级突破)。
- 正式发表论文并开源: 2021年7月(这是它正式作为伟大学术成果面世的年份)。
- 获得诺贝尔奖: 2024年10月。
从2021年发表核心论文,到2024年拿下诺贝尔奖,仅仅用了3年时间。这在通常需要苦熬二三十年才能拿奖的诺贝尔奖历史上,是极其罕见的神速,足见这项发明的含金量有多恐怖。
二、“DeepMind负责人”和“生成新蛋白质”是两拨人
你提到的这件事,确实是最近科学界和科技界最炸裂的大新闻。不过在详细解答他“怎么评上诺贝尔化学奖”之前,我们需要先修正一下你记忆中的几个小偏差:
- 时间不是2017年,而是刚刚过去的2024年。 (你记成2017年,可能是因为2017年的诺奖发给了“冷冻电镜”技术,那也是用来解析蛋白质的传统方法,但这反而衬托了现在AI有多牛)。
- “DeepMind负责人”和“生成新蛋白质”其实是两拨人,他们共同分享了2024年诺贝尔化学奖。
- DeepMind团队(杰米斯·哈萨比斯 和 约翰·江珀): 他们的贡献是用AI(AlphaFold)预测已知蛋白质的3D结构。
- 大卫·贝克(David Baker): 这位老哥才是你说的创造/设计全新蛋白质的人(他也深度使用了计算和AI技术)。
那么,一群搞计算机和AI的程序员,凭什么能跨界拿下传统科学界的最高荣誉——诺贝尔化学奖?
评委之所以把奖颁给他们,是因为他们解决了一个困扰人类长达50年的**“超级世纪难题”**。具体原因可以总结为以下三点:
1. 破解了困扰科学界50年的“蛋白质折叠”难题
在生物和化学界有一个共识:“结构决定功能”。
蛋白质是生命的基础,它们是由氨基酸组成的链条。但这条链条必须折叠成非常复杂的3D立体形状,才能发挥作用(比如变成抗体去消灭病毒,变成酶去消化食物)。
- 过去的痛点: 科学家知道氨基酸的序列,但死活算不出它会折叠成什么3D形状。传统方法(如X射线晶体学、冷冻电镜)要在实验室里花几个月甚至几年,耗资几十上百万,才能解析出一个蛋白质的结构。
- DeepMind的降维打击: 哈萨比斯带领团队开发了AlphaFold2。只要你输入一段氨基酸序列,这个AI几分钟就能精准预测出它的3D结构,准确率和在实验室里苦干几年的结果几乎一模一样。
2. 工作量太震撼:一举算出了地球上几乎所有的蛋白质
传统生物学家经过大半个世纪的努力,大概只解析了十几万个蛋白质结构。
而DeepMind的AlphaFold一出马,直接开动算力,把地球上已知生物圈里大约2亿种蛋白质的结构全给预测出来了!
诺贝尔奖委员会看到这个结果直接“掀桌子”了——这相当于别人还在一砖一瓦建小木屋,AI直接用3D打印机把一整座超级城市给你建好了。不仅如此,DeepMind还把这个拥有2亿个结构的数据库完全免费开源给了全球科学家。
3. 彻底改变了人类研发新药和攻克疾病的进程
诺贝尔奖最看重的是**“对人类的巨大贡献”**。AlphaFold不是一个纸上谈兵的玩具,它已经成了全球科学家的基础设施:
- 新药研发: 以前找一种能和病毒结合的药物分子如同大海捞针,现在有了AI预测的蛋白质3D图纸,科学家可以直接“按图索骥”设计靶向药。
- 大卫·贝克的“全新创造”: 另一位获奖者大卫·贝克利用这些技术,开始在电脑上设计自然界根本不存在的全新蛋白质。比如设计出能分解塑料的酶、能精准追踪癌细胞的微型蛋白质等。
总结:他凭什么拿奖?
传统意义上,诺贝尔化学奖往往发给“发现某种化学反应”或“发明某种显微镜”的人。
但DeepMind的哈萨比斯等人,是用AI硬生生把生物化学从“实验科学”变成了“数据与计算科学”。他们让科学家不用再盲人摸象,而是戴上了“上帝视角的透视镜”。
所以,诺贝尔奖评委会把2024年的化学奖发给他们,没有半点犹豫。这也标志着一个新时代的到来:AI不再只是下围棋(AlphaGo)、写文章(ChatGPT)的工具,它已经正式成为推动人类基础科学爆发的最强引擎。
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