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本期要点：一个伟大时代将加速到来！
你好，我是王煜全，这里是王煜全要闻评论。
在AI浪潮之中，有一个大众不容易关注到的、却十分重要的领域，正在AI技术的加持下迅猛发展，并将对人类社会产生深远的影响。这个领域就是科学研究，而科研AI（AI4R，即AI for research）也随之成为了科技界的热门话题。![]()
2024年诺贝尔化学奖得主
最近，诺贝尔化学奖的获得者之一，华盛顿大学的大卫·贝克教授（David Baker，图中左一），在演讲中就提到，他的团队曾使用AI发明了约1000万种全新的、自然界中不存在的蛋白质。他还说道，科研AI的发展速度之快，远远超出了许多专注于蛋白质研究的科学家的预期。诺贝尔奖委员会也对贝克教授团队给予了高度评价，认为他们创造出了富有想象力的蛋白质。可见，在未来的科研中，AI将成为不可或缺的工具，帮助研究者们实现更多的创新。![]()
以往一个研究人员要设计或发现一种蛋白质，至少需要耗时一个月。那么以贝克教授团队的成就为例，粗略估计，如果依靠传统方法，发现这1000万种新蛋白质将需要1万个研究人员花费约100年时间。现在有了AI，这一过程被大大缩短，人类的科学进展也必将因此加速。不过，新的问题又来了：发现这么多新蛋白质又有什么意义呢？其实，在目前的工业化学、生物医药等产业中，各类新型蛋白质都扮演着至关重要的角色。例如，在疫苗和疗法的研发中，需要开发出各类具有免疫刺激能力或病毒蛋白结合能力的蛋白质抗原抗体。再如当前新兴的黄金生物冶炼技术，虽然能耗低、污染小，不会像传统黄金冶炼工艺那样产生剧毒的氰化物，但离不开特定的微生物，归根结底，靠的是这些微生物体内具有催化作用的蛋白质。然而，现在这些领域的发展已俨然受到了大自然“想象力不足”的限制。自然界中所存在的蛋白质结构，只是自然选择驱动下的演化结果。这种演化是一个连续的过程，蛋白质只能随着生物演化的过程，朝着特定方向变化下去，而其他变化的可能性也就随之消失。此外，在大自然“物竞天择、适者生存”的过程之中，大量的蛋白质随着被淘汰的生物消失在了历史长河之中，而新蛋白质的出现和发现却又十分缓慢。所以，自然界所存在的蛋白质数量有限且不易筛选和发现，逐渐成为了科研的硬约束条件。然而，众所周知，蛋白质本质上是多肽链基于各种物理和化学定律，在氢键、疏水效应、离子键和范德华力等作用下折叠的结果。由于多肽链上氨基酸数量众多，理论上蛋白质的数量不存在上限。也就是说，自然界中存在的蛋白质只是冰山一角，许多可能具有价值的蛋白质甚至在自然界中从未出现。![]()
正是在这种背景下，AI为蛋白质的研究提供了全新的可能性。例如，DeepMind所开源的AlphaFold3，仅根据氨基酸序列便能准确预测蛋白质的三维形状，让研究者们能够设计并探索自然界中未出现过的全新蛋白质。正如贝克教授团队，利用AI工具发明了超1000万种新蛋白质，未来，还将有更多研究团队利用AI工具发明更多蛋白质。这为药物生产、疫苗开发、污染物降解等各领域的发展提供了无限想象空间。理论上，当我们明确了所需蛋白质的特性和形态，就能设计并合成出所需的蛋白质，这无疑是一件极其令人兴奋的事情！而且，我们要强调的是，AI的潜能绝不仅限于蛋白质的研究，在各个领域的研究中，AI都将发挥巨大作用。例如，当前电动汽车、无人机以及随身智能硬件设备的发展，都受到了锂电池能量密度不足的限制，开发高性能和高安全性的固态电池无疑成为了最佳的解决方案。然而，目前固态电池电解质的研究，主要集中于锂镧锆氧和硫化物两个路线，但这两类材料都存在着机械性能差和化学稳定性差的问题，使得固态电池的量产困难重重。其根本原因在于，传统的材料发现和研究方法，需要大量研究人员的参与，且研究的各类花费极大，特别是极其耗时。因此，能找到这两个具有量产希望的固态电池电解质，已经用了近四十年的时间。此时，AI有望极大加快固态电池技术的研究进程。AI可以跳出材料学传统的试错法，基于基本的科学原理、从零开始设计材料，通过建模和预测新材料的性质，不仅可以提供更多可能的新型固体电解质，还能模拟其性能，筛选出有前景的候选材料。这不禁让我想起了著名科学家斯蒂芬·沃尔夫拉姆（Stephen Wolfram）提出的概念——“ruliad”，我们在之前的要闻评论的思想荟栏目中专门做过介绍。沃尔夫拉姆认为，宇宙本身可以被看作一个巨大的基于规则的计算系统，我们的现实世界只是所有的可能性中的很小的部分。基于所有可能的计算规则及其相互作用，我们能对宇宙中的各种结构和行为进行解释和预测。更重要的是，有了人工智能的辅助，我们就能探索以前无法探索的所有可能，比如那些可能出现、但却从来没有出现在现实世界中的蛋白结构。简言之，人工智能可以极大地丰富我们对现实世界的认知。虽然我们认为，现阶段，AI对于社会科学的规则以及人类的模糊判断能力，即俗称的“第六感”，还难以进行精确的模拟，但在像蛋白质和材料等这样严格遵循化学和物理学基本原理的领域，AI完全可以扮演探险者和导航者的角色，极大加快科学研究的速度。我们相信，在不久的将来，在AI的帮助下，众多领域的科学技术都将产生重大突破，这无疑又是AI给人类带来的巨大福祉，而不是威胁。所以，AI是每个面向未来的人必须重视的工具。最后，向你推荐前哨AI少年冬令营，为孩子解锁AI新技能，打开接入未来世界的大门。冬令营将在2月初开课，为了保证课程和答疑质量，冬令营席位有限，快快报名吧！历届特训营会员以及AI小课学员还有专属优惠！点击报名→前哨AI少年冬令营2025开启报名！
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