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我是萬沒想到 諾貝爾化學獎也給了程序員

來源: 責編: 時間:2024-10-10 08:06:11 148觀看
導讀 昨天諾獎物理頒給 AI ,大家人都傻了,深度學習也是物理?盡管有網(wǎng)友也想著找補點,萬一今天的化學獎,頒給物理學家了呢?結(jié)果今天化學獎出來,大家再次被驚掉下巴,沒完了是吧! 沒錯, 2024 年諾貝爾化學獎一半授予華盛頓大

昨天諾獎物理頒給 AI ,大家人都傻了,深度學習也是物理?Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

盡管有網(wǎng)友也想著找補點,萬一今天的化學獎,頒給物理學家了呢?Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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結(jié)果今天化學獎出來,大家再次被驚掉下巴,沒完了是吧!Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

 沒錯, 2024 年諾貝爾化學獎一半授予華盛頓大學醫(yī)學院生物化學教授、蛋白質(zhì)設(shè)計研究所所長大衛(wèi) · 貝克( David Baker ),以表彰其在 “ 計算蛋白質(zhì)設(shè)計 ” 方面的成就;Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

另一半則共同授予谷歌 DeepMind 首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人德米斯 · 哈薩比斯( Demis Hassabis )和 DeepMind 項目總監(jiān)約翰 · 江珀( John M.Jumper ),以表彰其在 “ 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測 ” 中的貢獻。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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其實就是一半給了設(shè)計新的蛋白質(zhì);另一半給了我們之前嘮過的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測,也就是上次谷歌 I/O 大會上亮相過的 AlphaFold 。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

 連著兩天把物理獎跟化學獎都發(fā)給 AI 相關(guān),這諾獎?wù)透渖?AI 了似的,明天文學獎該不會發(fā)給 ChatGPT 吧。。。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

不少網(wǎng)友也被這波操作鬧麻了,合著宇宙盡頭真是當程序員啊?Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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不過該說不說,雖然大伙是又被驚到,但相比昨天的物理獎,這次化學獎倒也沒有太過超出圈內(nèi)的認知。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

 畢竟諾貝爾化學獎就經(jīng)常發(fā)給蛋白質(zhì)方面的交叉學科,光蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究就給發(fā)了十幾次,甚至跟蛋白質(zhì)研究相關(guān)的儀器也發(fā),比如 2017 年給了冷凍電鏡。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

而且頒獎之前,早在九月中旬,號稱諾獎風向標的 2024 年引文桂冠獎( Citation Laureates 2024 )獲獎名單里,不少權(quán)威人士就預測了這次化學獎的三個方向,排第一的就是蛋白質(zhì)預測。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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所以說,圈內(nèi)其實是支持認可他們的工作的,雖然人家的主要業(yè)務(wù)不是這個,但是他們的研究實打?qū)嵔o生物化學這個領(lǐng)域帶來了劇變。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

 比如這次的約翰 · 江珀就學過數(shù)學、物理學甚至凝聚態(tài)物理,博士的時候才開始做模擬蛋白質(zhì)折疊,用的還是機器學習;再往早了看, 20 世紀初的時候英國物理學家盧瑟福就因研究元素和放射拿了化學獎,可見對諾貝爾化學獎來說跨界確實是傳統(tǒng)藝能了。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

不過我發(fā)現(xiàn),今年這仨人里有意思的哥們,還得是谷歌旗下 DeepMind 的老大哈薩比斯。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

雖然大家可能只知道他在谷歌搞 DeepMind ,但殊不知這人跟化學不能說一點交道沒有,也只能說邊兒都不沾了。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

因為相比別人正經(jīng)科研出身,他的經(jīng)歷堪稱魔幻。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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為啥呢,這哥們可能是因為有一半華裔血統(tǒng)( 他媽是新加坡華人 ),從小就是個天才, 4 歲時下國際象棋就能下贏他爹跟他叔, 13 歲就當上了國際象棋大師,你就說這天資跟八冠王柯潔比起來也不遑多讓是吧。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

 靠著在國際象棋比賽中贏得獎金, 8 歲時哈薩比斯用 200 英鎊給自己買了人生中第一臺計算機,開始研究編程。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

不過不同于柯潔后來去讀了工商管理,哈薩比斯 1992 年考進了劍橋大學計算機系,大學期間就主導過大型游戲設(shè)計,畢業(yè)以后還組建了游戲公司Elixir Studios ,走上了肖奈的路線。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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這公司高峰期員工達到 60 人,做出了像 “ 共和國:革命 ” 、 “ 邪惡天才 ” 這些獲獎無數(shù)的游戲。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

 后來他又去讀了神經(jīng)科學的博士,并致力于 AI 研究,創(chuàng)辦的 DeepMind 也被谷歌收購,并在 2016 年和 2017 年推出兩代 AlphaGo ,擊敗了李世石和柯潔,從那時開始, AI 將取代人類的聲音不絕于耳。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

年輕的柯潔此時還并不知道,擊敗他的會是諾獎得主Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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再后來, DeepMind 又推出了一系列跟 AI 相關(guān)的產(chǎn)品,像語音生成系統(tǒng) WaveNet , “ 神經(jīng)計算機 ” ( DNC ),智能醫(yī)療系統(tǒng) DeepMind Health ,以及這次拿了諾獎的 AlphaFold 。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

也就是說,哈薩比斯的人生經(jīng)歷跟傳統(tǒng)科研路徑是差異相當大的。話雖如此,但出成果了可不管你是啥路徑。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

 哥們在計算機領(lǐng)域的突破性研究,你別看表面上跟生物化學毫不相干,但實際給這一領(lǐng)域帶來的可不是錦上添花,而是絕對的顛覆。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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我們在九年義務(wù)教育里都學過,蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ),生命離不開蛋白質(zhì)。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

而要搞清楚生物分子的底層原理,就必須知道蛋白質(zhì)具體長啥樣,并且知道怎么去利用,乃至創(chuàng)造這些蛋白質(zhì)。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

 這么說吧,在 AlphaFold 之前,大伙預測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)主要三種辦法,一是用 X 光照蛋白質(zhì)晶體,二是核磁共振 (  NMR  ) 光譜,第三種則是昂貴的冷凍電鏡拍照建模。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

這些傳統(tǒng)辦法不僅慢,還費錢,每拍一次片子就花好幾萬美金,抵一輛小米 su7 。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

只有那些經(jīng)驗豐富的老師傅、蛋白質(zhì)仙人,才能更快猜到蛋白質(zhì)的準確形狀,少拍點片子。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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所以人們就琢磨,這種需要經(jīng)驗總結(jié)的工作能不能靠 AI 解決呢?谷歌 DeepMind 創(chuàng)始人哈撒比斯和總監(jiān)約翰 · 江珀就來干這事了。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

他們不打算拍片子,而是選擇了 AI :蛋白質(zhì)既然由氨基酸構(gòu)成,那只要利用各處公開的已知蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),把這些蛋白質(zhì)中每一對氨基酸的距離,鏈接角度,匯總起來做成一張圖,再用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)消化完他們, AI 就能自己做出預測了。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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2018 年第一代 AlphaFold 一經(jīng)發(fā)布,就技驚四座,力壓一眾實驗室老師傅,獲得第 13 屆蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測大賽 (  CASP  ) 冠軍。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

到了 2020 年發(fā)布的 AlphaFold2.0 ,又用上了后來在 ChatGPT 上大火的 Transformer 模型,解決了蛋白質(zhì)分子長距離預測的問題。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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簡單來說相當于從一個只會寫短文的寫手,進化成了能寫長篇小說的作家。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

因為 Transformer 模型的注意力機制,完美解決了長距離氨基酸的問題,至于進步有多大,這么說吧:Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

 2018 年蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測大賽里 1.0 版本準確度得分不到 60 分,但是 2020 年大賽里 2.0 版本拿到了驚人的 92.4 分,它能生成的范圍已經(jīng)涵蓋了人類已知蛋白質(zhì)的 98% ,更重要的是它完全開源。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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可以說, 2.0 版本已經(jīng)基本解決了單鏈蛋白質(zhì)的預測問題,到 2021 年,基于 2.0 改版的 AlphaFold-Multimer 發(fā)布,也支持上了多鏈,準確度上也取得了突破,蛋白質(zhì)之間作用的預測準確率超過 70% ,能夠預測超過 2 億種、包含了幾乎所有已知的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

 到了今年新出的 3.0 版本 AlphaFold 3 ,他們更新了一個更牛逼的全方位模型,不僅能預測蛋白質(zhì) DNA RNA 等各種小分子,還能揭示他們之間的互相作用。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

這也是為啥諾獎會頒給他們的原因:Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

自他們?nèi)〉猛黄埔詠恚瑏碜?190 個國家的 200 多萬人都用上了 AlphaFold2 ,在他們的幫助下,科學家們不僅能夠更加深入了解抗生素的耐藥性,還設(shè)計出了可以消化塑料的酶類蛋白質(zhì)。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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至于本次化學諾獎另一位得主大衛(wèi) · 貝克,他的主要貢獻是在蛋白質(zhì)計算和設(shè)計上,開發(fā)了 Rosetta 和 RoseTTAFold 這些軟件,靠這些計算機工具就能夠模擬出創(chuàng)造生物的 “ 上帝之手 ” ,設(shè)計制造出全新的蛋白質(zhì)分子。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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他的團隊不僅設(shè)計出了第一個自然界中根本不存在的蛋白質(zhì) Top7 ,甚至還做出了具備特殊功能的蛋白質(zhì)。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

比如能夠自修復、自組裝成納米材料的蛋白質(zhì);還有能夠?qū)⒍趸嫁D(zhuǎn)化為燃料的酶;還有一些在治療癌癥、傳染病等疾病方面具有巨大潛力的蛋白質(zhì)抗體等等。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

 而它們在生物化學、醫(yī)學、材料科學中的應(yīng)用都很牛逼。。。所以這次,算是諾貝爾化學獎頒給生物化學研究的典型案例了。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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仨大佬的這些貢獻,按頒獎詞里的話來說,就是 “ 沒有蛋白質(zhì),生命就無法存在。我們現(xiàn)在可以預測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)并設(shè)計自己的蛋白質(zhì),這給人類帶來了大的利益。 ” Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

所以這也是為啥大家對化學獎的爭議,遠沒有昨天物理獎那么大的原因。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

畢竟明眼人都看出來,就憑這方面的突破,唯一不確定的無非只是拿化學獎還是生理學獎而已。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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總而言之, AI 的突飛猛進一定會在各個行業(yè)實現(xiàn)革新和改進,在委員會看來可能人工智能只算是拐杖,研究的目的和方向才是他們真正關(guān)注的東西。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

但無論如何,這次諾貝爾獎也算是官宣了,不管辛頓對 “ 人工智能可能毀滅世界 ” 的擔憂會不會成真,未來科技樹一定會在 AI 應(yīng)用這方面猛點。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

至于 AI 的未來會把人類帶向哪里,那也只有以后才能知道了。但就現(xiàn)在來說,本次諾獎的大贏家那還得是谷歌,昨天前員工拿物理獎,今天現(xiàn)員工又拿化學獎,香檳連開兩天了都。Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

而另一方面,這次諾獎也算是再次告訴我們:21 世紀是____ ( ) Ned28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com


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