今年的諾貝爾化學獎,，意味著我們從此不需要科學家了,？復雜系統(tǒng)研究的勝利

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2024-10-10 13:29:02 四川觀察

2024年諾貝爾化學獎的揭曉為科學界帶來了新的亮點。美國科學家大衛(wèi)·貝克因在蛋白質(zhì)結構設計領域的開創(chuàng)性工作榮獲一半獎金,，而另一半獎金則授予了英國科學家德米斯·哈薩比斯與美國科學家約翰·江珀,，表彰他們在蛋白質(zhì)結構預測方面的杰出貢獻,。這兩大成就雖新，卻共同指向一個歷史悠久的挑戰(zhàn)：如何僅憑蛋白質(zhì)的一維氨基酸序列預測其復雜的三維結構,。

蛋白質(zhì)作為生命體內(nèi)的核心化學成分,，負責從構造到生化功能的眾多任務。盡管科學家早已能測定氨基酸序列,，但蛋白質(zhì)需從線性鏈轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟ǖ娜S形態(tài)才能發(fā)揮功能,，其功能差異主要源自結構的不同。這一過程類似樂高積木,，相同的組件能搭建出多樣作品,，價值取決于最終結構。

蛋白質(zhì)的三維結構形成看似神奇,，實則基于氨基酸的物理化學屬性，如親水性,、疏水性及電荷間的相互作用,，促使蛋白質(zhì)自發(fā)折疊成能量最低狀態(tài)，如同樂高模型能快速自我重組,。然而,，盡管原理直觀，基于氨基酸序列準確預測蛋白質(zhì)復雜三維結構仍極具挑戰(zhàn),，特別是考慮到蛋白質(zhì)由成千上萬氨基酸組成,，包含多層次的結構。

X射線晶體衍射技術的運用,，如在揭示DNA雙螺旋結構時那樣,，為結構解析提供了途徑，但仍受限于蛋白質(zhì)結晶的難度和成本,。中國科學家顏寧在此領域成績斐然,，但該方法無法解決所有問題。

大衛(wèi)·貝克自1993年起,，在蛋白質(zhì)結構預測軟件羅塞塔（Rosetta）的開發(fā)上取得突破,，不僅在國際競賽中持續(xù)領先，還開放了軟件供公眾使用,，展現(xiàn)出難得的開源精神,。隨后,，DeepMind團隊憑借AlphaFold系列軟件，特別是在AlphaFold2上的顯著成就,，大幅推進了預測精度,，幾乎達到實驗級準確度，極大促進了新藥研發(fā)等領域的發(fā)展,。

AlphaFold3的推出更是將預測精度提升至前所未有的水平,，覆蓋了生命分子的廣泛范圍，展示了人工智能在復雜系統(tǒng)研究中的潛力,。然而,，盡管人工智能在處理大量數(shù)據(jù)和復雜計算方面表現(xiàn)出色，人類科學家在總結普遍規(guī)律和處理生物學中非線性,、靈活變化現(xiàn)象的能力依然不可或缺,，尤其是在面對如蛋白質(zhì)磷酸化和無序蛋白等復雜現(xiàn)象時。

今年的諾貝爾獎,，尤其是化學獎,，突顯了復雜系統(tǒng)研究的重要性，無論是microRNA的基因調(diào)控,、神經(jīng)網(wǎng)絡的模擬,，還是蛋白質(zhì)結構的探索，都體現(xiàn)了科學向理解及模擬復雜系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的趨勢,，預示著科研范式的變革正在發(fā)生,。這些獎項不僅是人工智能的勝利，更是對復雜系統(tǒng)深刻理解的勝利,。

(責任編輯：張小花 TT1000)

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