在2024年末的尾声,一场跨越太平洋的对话在静谧中展开。对话的另一端,是远赴美国执行科研任务的许锦波教授,被誉为“AI蛋白质折叠领域的奠基人”。在年终盘点的时刻,他缓缓展开了一幅关于蛋白质结构预测与设计领域精彩纷呈的画卷,仿佛一部生命科学的史诗电影,在我们眼前缓缓铺陈。
蛋白质,这一生命活动的基础物质,虽然日常可见,但其深邃的功能与价值却常被大众忽视。与许锦波的交谈,始于一场深入浅出的蛋白质科普。他巧妙地将生命体比作一座城市,DNA是这座城市的蓝图,而蛋白质则是构筑城市的基础材料,是城市运作的基本单元。蛋白质可以是支撑高楼大厦的钢筋水泥,传递信息的光纤电缆,亦或是点缀城市的绿化植被。而蛋白质的功能与效用,正是由其独特的折叠结构所决定的。
许锦波擅长运用生动的比喻,他将蛋白质的基本构成单元——氨基酸,比作磁力珠,而由氨基酸构成的蛋白质折叠结构则如同“磁力珠堆”。当这些磁力珠以不同的种类、数量、结构进行排列组合时,便形成了形态各异的蛋白质结构,如长条、圆锥、球形等。相应地,蛋白质的功能也随结构的差异而变化。这场对话,让我们仿佛置身于一堂生动有趣的生命科学课堂。
自2001年起,许锦波便投身于蛋白质结构预测的研究,这是一个困扰学界四十余年的难题。当时,他的导师李明教授,算法与现代信息论的权威,也未曾涉足这一领域。许锦波从计算机科学跨界至计算生物学,面对全新的挑战,他毫不犹豫地接受了导师的提议,踏上了这条充满未知的探索之路。他坦言,选择这一课题,是出于好奇,更出于对解决难题的渴望。他坚信,只有选择重要且困难的问题进行研究,才能取得真正有意义的成果。
经过十五年的不懈努力,许锦波终于迎来了突破性的时刻。在2016年的全球蛋白质结构预测比赛(CASP)中,他的RaptorX-Contact方法将预测分数从多年徘徊的30分提升到了60分,震惊了整个学界。这一成果证明了AI可以大幅提升蛋白质结构预测的精度,为人类揭开了蛋白质三维结构的神秘面纱,推动了生命科学的发展。
许锦波的RaptorX-Contact方法不仅取得了从“0到1”的原创性成果,还启发了谷歌DeepMind推出AlphaFold。甚至2024年诺贝尔化学奖的得主之一,戴密斯·哈萨比斯与约翰·朱默帕,在发表关于AlphaFold的论文时,也多次引用了许锦波的研究成果。国际计算生物学会会士塞拉菲姆-巴佐格洛更是公开表示,许锦波是第一个开发出精准预测蛋白结构的深度学习算法的科学家,他应与哈萨比斯共同获得诺贝尔奖。
然而,许锦波对这些荣誉却看得淡然。他更遗憾的是,没有更早地了解产业需求。他希望,如果能重来,他会将这一“开启”时间提前到读博时期,因为只有真正了解产业,才能更好地驱动技术的发展。他谦虚地认为,自己并没有特别值得骄傲的地方,只是在学术研究上做出了一点贡献。
在深耕行业的二十四年里,许锦波经历了研究经费不足、CASP会场冷清的时刻,也见证了“AI for Science”成为科技、资本巨头竞相押注的风口。他认同这是一个好时代,但也理性地看待行业的快速发展。他更想将技术运用于产业,解决实际问题。因此,他将视野转向了应用空间更大的AI蛋白质优化设计领域。
如果说“AI蛋白质结构预测”是“放大镜和透视镜”,帮助人们快速“看清”蛋白质的结构和功能;那么“AI蛋白质设计”则如同“捏脸”,不仅可以对自然界中存在的蛋白质进行调整改造,甚至可以设计出全新的蛋白质。这些人造蛋白质将在医药、环保、材料、食品、农业等众多领域发挥重要作用。
许锦波更专注于医药和生物制造领域,这既出于医学对人类生命健康的重要性,也结合了中国作为制造业大国的背景和需求。他怀揣着这样的愿景,于2021年底回国,次年创办了分子之心(MoleculeMind)公司。
在筛选团队成员时,许锦波有着严格的标准:专业技术过硬、学习能力突出、团队配合度高。他的团队是一支兼具AI、生物交叉背景与深厚产业经验的复合型人才团队。为了拓展知识边界,每周三下午,团队都会轮流介绍热点技术和理念。
分子之心取名寓意深远,Molecule意味着公司主要研究分子,Mind则象征着心智。许锦波带领这支“六边形战士”团队,取得了诸多耀眼的成绩。他们推出了全球首个功能完整的AI蛋白优化与设计平台MoleculeOS,以及产业级AI蛋白质生成大模型NewOrigin(中文名:达尔文)。这些技术不仅大幅降低了产品研发时间,提高了成功率,还成功应用于生物制造、生物医药等多个产业领域。
许锦波和团队曾帮助一家中国合成生物学的龙头企业解决了一个“超级产业难题”。他们综合运用AI蛋白质技术和科学计算方法,仅用了六个月就设计出了一个活性和特异性更高的新酶,使菌种产率提高了五倍。这不仅降本增效,还打造出了具有市场竞争力的高附加值新产品。
作为全球人工智能和生命科学交叉领域的顶尖华人科学家之一,许锦波如今又是一名海归创业家。他对分子之心充满期待,希望AI蛋白质设计能做到“按需设计”,并设计出真正实用、有用的产品。他坚信,了解并解决真实问题,是推动技术发展的关键。