「我以為我只有 10% 的機(jī)會(huì)獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)」，得知獲獎(jiǎng)消息后，John Jumper 在電話采訪中笑著說道。他的語氣中帶著謙遜與感慨，而這份殊榮的背后，則是 AlphaFold2 帶來的科學(xué)革命，徹底改變了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的方式。

截至目前，已有來自 190 個(gè)國家的 200 多萬人使用這一工具，它不僅加速了新藥研發(fā)和疾病研究，也為基礎(chǔ)科學(xué)探索提供了前所未有的支持，深刻影響了生命科學(xué)的未來發(fā)展。

值得一提的是，Jumper 也是 70 年來最年輕的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者，而這一令人矚目的榮譽(yù)距離他博士畢業(yè)僅 7 年，彰顯了他在科學(xué)探索中的天賦與實(shí)力。

2024諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)現(xiàn)場
從左至右依次為 David Baker、Demis Hassabis、John Jumper

值得一提的是，Jumper 從少年時(shí)期便展現(xiàn)出對(duì)科學(xué)的濃厚興趣，這位同學(xué)眼中的「學(xué)霸」最初選擇的其實(shí)是物理學(xué)，直到 2011 年才邁入化學(xué)研究領(lǐng)域的大門，并逐漸發(fā)掘了交叉學(xué)科研究的魅力所在。

成為「別人家的小孩」，從普拉斯基學(xué)院到學(xué)術(shù)啟蒙

Jumper 的學(xué)術(shù)旅程始于美國阿肯色州北小石城市的普拉斯基學(xué)院，這是一所社區(qū)技術(shù)學(xué)院，以其靈活的課程設(shè)置和多樣化的學(xué)習(xí)方式而聞名。學(xué)院提供超過 80 個(gè)經(jīng)認(rèn)證的課程，學(xué)生能夠根據(jù)自己的時(shí)間來安排課程。

在這種高自由度且充滿活力的環(huán)境中，Jumper 的好奇心和求知欲得到了極大的激發(fā)。高中時(shí)期，他不僅積極參與了科學(xué)與工程俱樂部，還加入了普拉斯基學(xué)院屢獲殊榮的模擬聯(lián)合國項(xiàng)目。同時(shí)，他還活躍于國際象棋俱樂部，并在足球隊(duì)中為校爭光?？梢哉f，興趣愛好上的動(dòng)靜相宜，恰恰也展示了 Jumper 的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力與邏輯性思維。

Jumper 和足球隊(duì)成員合影

進(jìn)入高年級(jí)后，Jumper 的重心更加偏向?qū)W習(xí)，他加入了 Bill Topich 教授首次開設(shè)的榮譽(yù)論文課，并在其中撰寫了名為「A Model for Rogue States」的論文，這不僅展示了他對(duì)國際政治的深刻洞察，也體現(xiàn)了他在學(xué)術(shù)研究上的獨(dú)立思考。

高中時(shí)期的 Jumper

在普拉斯基學(xué)院的這段時(shí)光，Jumper 修讀了所有可選的 AP 和榮譽(yù)課程，在物理、化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)和社會(huì)科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域都取得了優(yōu)異成績，迅速成為同學(xué)們眼中的學(xué)霸。

從物理轉(zhuǎn)向化學(xué)，Jumper 的跨學(xué)科探索之旅

從普拉斯基學(xué)院畢業(yè)后，Jumper 懷揣著對(duì)科學(xué)研究的熱情進(jìn)入美國范德堡大學(xué)學(xué)習(xí)物理學(xué)。大學(xué)畢業(yè)時(shí)，他做出了一個(gè)關(guān)鍵的選擇：繼續(xù)追逐學(xué)術(shù)夢(mèng)想。在馬歇爾獎(jiǎng)學(xué)金的資助下，他遠(yuǎn)赴英國劍橋大學(xué)，攻讀理論凝態(tài)物理學(xué)，并于 2008 年順利獲得碩士學(xué)位。

本科時(shí)期的 Jumper

有意思的是，當(dāng) Jumper 開始繼續(xù)攻讀物理學(xué)博士學(xué)位時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)這并非自己的真正熱愛所在。于是，他毅然轉(zhuǎn)向了一個(gè)全新的領(lǐng)域，加入 D.E. Shaw Research 擔(dān)任科學(xué)助理。**他在這里從事蛋白質(zhì)動(dòng)力學(xué)和超冷液體的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究，**這 3 年的工作不僅令其看到了化學(xué)與生物學(xué)的價(jià)值，也點(diǎn)燃了他對(duì)這些交叉領(lǐng)域的濃厚興趣。

2011 年，Jumper 走進(jìn)芝加哥大學(xué)，開始攻讀理論化學(xué)碩士學(xué)位，并一路讀到博士，最終在 2017 年獲得博士學(xué)位，他的畢業(yè)論文便是通過機(jī)器學(xué)習(xí)方法來研究蛋白質(zhì)折疊，題為「利用嚴(yán)格的機(jī)器學(xué)習(xí)方法研究粗粒度蛋白質(zhì)折疊和動(dòng)力學(xué)的新方法 (New Methods Using Rigorous Machine Learning for Coarse-Grained Protein Folding and Dynamics)」。

研究生時(shí)期的 Jumper

然而，這段跨學(xué)科之旅并非一帆風(fēng)順?！竸傞_始的時(shí)候，我對(duì)化學(xué)一竅不通，完全不懂」Jumper 回憶道，「我不得不快速掌握整個(gè)課程，我設(shè)法提前一周的課時(shí)完成我當(dāng)時(shí)擔(dān)任助教的本科生普通化學(xué)課」?；蛟S也正是這份毅力與堅(jiān)持，令他最終完成由物理學(xué)向化學(xué)的華麗轉(zhuǎn)身。

在讀博期間，Jumper 進(jìn)入了導(dǎo)師 Tobin Sosnick 和 Karl Freed 的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，從事蛋白質(zhì)折疊的研究。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室獨(dú)特之處在于將理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，聚集了一支多學(xué)科背景的團(tuán)隊(duì)，共同探討生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)的交叉問題。

得益于這段學(xué)習(xí)經(jīng)歷，Jumper 深刻感悟到了跨學(xué)科研究的價(jià)值，他直言：「與來自不同領(lǐng)域的專家交流，了解他們的激情所在以及他們的思維方式，這會(huì)讓你學(xué)到更多」。

成為 DeepMind 「頂梁柱」， AlphaFold 造就業(yè)內(nèi)傳奇

博士畢業(yè)后，Jumper 在 Sosnick 教授的實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任了 9 個(gè)月的博士后研究員。2017 年底，他加入了谷歌 DeepMind，在那里 Jumper 找到了自己真正的使命，即開發(fā)能夠預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的人工智能模型。于是，AlphaFold 項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。

Jumper 回憶道，最初設(shè)計(jì) AlphaFold 時(shí)，團(tuán)隊(duì)只有 15 人。而他和團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是解決一個(gè)長期困擾科學(xué)界的世紀(jì)難題：蛋白質(zhì)折疊。盡管 1950 年代的 Anfinsen 假說提出：蛋白質(zhì)的氨基酸序列包含其天然結(jié)構(gòu)的全部信息，而蛋白質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)是其熱力學(xué)最穩(wěn)態(tài)，但將這一理論付諸實(shí)踐卻始終充滿挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法如 X 射線晶體學(xué)和核磁共振波譜技術(shù)雖然精準(zhǔn)，卻昂貴且耗時(shí)。Jumper 和他的團(tuán)隊(duì)深知，借助機(jī)器學(xué)習(xí)的力量，有可能將這一復(fù)雜的任務(wù)簡化為算法和數(shù)據(jù)的碰撞。

加入 DeepMind 一年后，Jumper 于 2018 年成為了 AlphaFold 項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，目標(biāo)是用全新的架構(gòu)重新設(shè)計(jì)該系統(tǒng)。也是在同一年，AlphaFold 在 第 13 屆蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的比賽 (CASP13) 初露鋒芒，在自由建模 (FM) 比賽項(xiàng)目中排名第一。彼時(shí)，AlphaFold 一躍成為了 DeepMind 繼 AlphaGo 之后的新名片，而這也是 Jumper 交出的第一份高分答卷，使其在公司內(nèi)站穩(wěn)腳跟。

2020 年，Jumper 帶領(lǐng) AlphaFold2 再度參賽，在 CASP14 大放異彩，將 CASP 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測成績提高到 92.4 分（滿分 100 分），與蛋白質(zhì)真實(shí)結(jié)構(gòu)只差一個(gè)原子的寬度，解決了困擾科學(xué)家長達(dá) 50 年的問題。一時(shí)間，AlphaFold2 成為了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測領(lǐng)域的里程碑成果，從物理學(xué)半路出家的 Jumper 在業(yè)內(nèi)的影響力也持續(xù)提升。

2021 年 7 月，AlphaFold2 相關(guān)研究論文及開源代碼在 Nature 上正式亮相。據(jù) Nature 官方表示，從發(fā)布之日起 AlphaFold2 便已被超過 50 萬研究人員使用，并以此為基礎(chǔ)發(fā)表了數(shù)千篇論文。作為論文的一作，Jumper 被 Nature 列為 2021 年度「十大科學(xué)界重要人物」之一。

Jumper 被 Nature 列為 2021 年度「十大科學(xué)界重要人物」之一

而在 2024 年 5 月，Jumper 與其團(tuán)隊(duì)又推出了 AlphaFold3，并于 11 月 11 日正式開源。雖影響力不及上一代，但其通用性更高，不再局限于蛋白質(zhì)，還可以用于其他生物高分子與小分子配體、高分子修飾，以及蛋白質(zhì)和它們的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。

目前，AlphaFold 數(shù)據(jù)庫已經(jīng)涵蓋了數(shù)百萬種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，成為了全球新藥研發(fā)、疾病研究以及環(huán)境科學(xué)的重要工具。

光環(huán)退去，謙虛與奉獻(xiàn)的科學(xué)信仰

憑借在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測領(lǐng)域的突破性貢獻(xiàn)，Jumper 與 Demis Hassabis 斬獲了多項(xiàng)國際大獎(jiǎng)，包括 2021 年的 BBVA 基金會(huì)生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)知識(shí)前沿獎(jiǎng)、2022 年的 Wiley 生物醫(yī)學(xué)科學(xué)獎(jiǎng)，以及 2023 年的生命科學(xué)突破獎(jiǎng)、加拿大蓋爾德納國際獎(jiǎng)和阿爾伯特·拉斯克基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究獎(jiǎng)等等。

Jumper（右）與 Hassabis（左）出席第十屆突破獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮

2024 年成為 Jumper 人生的重要里程碑。他不僅入選了「時(shí)代」周刊 2024 年 AI 領(lǐng)域最具影響力的 100 人，并在今年 10 月份，與 Demis Hassabis 以及 David Baker 一起獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。作為 70 多年來諾獎(jiǎng)最年輕的化學(xué)獎(jiǎng)得主，Jumper 也是芝加哥大學(xué)第 100 位諾貝爾獎(jiǎng)得主，同時(shí)也是該校歷史上第 19 位諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者。

面對(duì)這一巔峰榮譽(yù)，Jumper 卻保持了令人敬佩的謙遜態(tài)度，他坦言，「當(dāng)時(shí)只覺得自己有 10% 的機(jī)會(huì)」。

Jumper 入選時(shí)代周刊

諾貝爾獎(jiǎng)組委會(huì)的給出的一組數(shù)據(jù)則是清晰點(diǎn)明了 Jumper 團(tuán)隊(duì)工作的深遠(yuǎn)影響：「自 2020 年以來，已有 190 個(gè)國家的 200 余萬人使用了 AlphaFold2」。對(duì)此，Jumper 在之后的媒體采訪中分享了他的感悟：「我們?cè)?AlphaFold 上的工作，是為了讓生物學(xué)進(jìn)展得更快一點(diǎn)。現(xiàn)在看到許多人在我們的基礎(chǔ)上做出了開創(chuàng)性成果，能成為他們腳下的肩膀，讓他們走得更遠(yuǎn)，是一件非常令人欣慰的事」。

Jumper 在 DeepMind 辦公室

這一切的輝煌背后，是 Jumper 一貫的謙虛與奉獻(xiàn)精神。

他在博士期間編寫的代碼至今仍被頻繁使用，他的導(dǎo)師 Sosnick 提到：「Jumper 非常愿意為別人的項(xiàng)目貢獻(xiàn)時(shí)間和智慧。他在這里時(shí)，參與了許多論文的合作，充分展現(xiàn)了他慷慨付出的精神」。其同門師弟更是直言，「我的博士畢業(yè)論文前半部分是 Jumper 親自指導(dǎo)的，而后半部分則是對(duì)其博士工作的一些延伸。沒有他，我不可能博士畢業(yè)」。

科學(xué)沒有終點(diǎn)，只有更高的目標(biāo)
如今，Jumper 憑借著在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)，成為了當(dāng)下眾多人心中的科學(xué)偶像。謙遜與奉獻(xiàn)，是貫穿 Jumper 整個(gè)學(xué)術(shù)生涯的底色。他在團(tuán)隊(duì)中的每一次討論、每一行代碼、每一個(gè)想法，都傾注了對(duì)科學(xué)的敬畏與熱愛。就像他在采訪中所言，「我的夢(mèng)想是做一些真正有用的事情」，「小問題也可以有大發(fā)現(xiàn)」。

談及未來，Jumper 表示「我不想告訴你我下一步要做什么，因?yàn)槲蚁胍杂傻馗淖兯?。明天的事一直在變，需要隨時(shí)調(diào)整來應(yīng)對(duì)」。這份坦率不僅展示了他的學(xué)術(shù)自由觀，更突顯了他對(duì)探索未知的無限熱情。

「科學(xué)沒有終點(diǎn)，只有更高的目標(biāo)」，Jumper 用行動(dòng)詮釋了這句話，而他的故事也遠(yuǎn)未結(jié)束，我們有理由相信，在 DeepMind 的強(qiáng)大支持下，他或許還能夠締造新的傳奇。