1月7日消息，近日，分子之心創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家許錦波，在接受采訪時表示，未來AI蛋白質(zhì)設(shè)計有望能夠?qū)崿F(xiàn)“按需設(shè)計”，這將對醫(yī)藥、環(huán)保、材料、食品、農(nóng)業(yè)等眾多行業(yè)發(fā)展起到極大的推動作用，用AI開啟中國生物經(jīng)濟(jì)新時代。
卡了60年的問題，解決了！
作為一切生命活動的基礎(chǔ)物質(zhì)，蛋白質(zhì)在日常生活中也很常見，但大多數(shù)人對于蛋白質(zhì)的功能、價值不甚了解。許錦波介紹說，如果將生命體比作城市，DNA就好比城市的設(shè)計藍(lán)圖，而蛋白質(zhì)是城市建設(shè)的基礎(chǔ)材料、城市運(yùn)行的基本單位。所以，如果能夠看清、測清蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，就如同拿到了破解生命奧秘的“密碼本”，這對于推動整個人類科學(xué)的發(fā)展都有重大意義，也是許錦波從2001年起就投身的研究。
從氨基酸到蛋白質(zhì)（模擬）
當(dāng)時，學(xué)界對于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究已有四十余年，但是一直難有大的突破。彼時許錦波在加拿大滑鐵盧大學(xué)的博導(dǎo)、算法和現(xiàn)代信息論的頂級專家李明教授，也未曾涉足這一課題。許錦波剛剛從計算機(jī)科學(xué)系轉(zhuǎn)至計算生物學(xué)，對生物知識的了解還停留在高中水平。但當(dāng)李明教授問道：“有一個很難的問題，研究蛋白質(zhì)折疊，想不想做？”許錦波沒有猶豫，一口答應(yīng)。
談及當(dāng)初的選擇，許錦波坦言，本意是好奇，“自己能不能把這個問題的邊界，向前推進(jìn)一點(diǎn)點(diǎn)�！睂崉t自己也卯足了勁，“我們選擇研究課題的時候，通常要選擇一些比較重要和困難的問題，如果問題不重要，就沒必要花時間研究；如果問題不難，幾年之內(nèi)就被別人做出來，也沒有多大意義�！�
正是秉承著“堅持做困難且重要的事情”的信念，許錦波深入蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域，并鍥而不舍地進(jìn)行了15年的探索后，終于石破天驚。在2016年的全球蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測比賽（CASP）中，他的RaptorX-Contact方法，一舉把測分從此前預(yù)徘徊多年的30分左右，拔高到了60分，證明AI可以大幅提升蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測精度。
近三十年來連續(xù)十四屆CASP的成果進(jìn)展，圖片來自CASP聯(lián)合創(chuàng)始人、馬里蘭大學(xué)的John Moult教授。圖中，在難度最高的任務(wù)上，RaptorX-Contact方法，讓過去十幾屆中使用傳統(tǒng)方法一直沒有太大進(jìn)展的成績，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍
至此，蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)在人類面前，揭開了神秘的面紗。人類在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測這一有六十多年歷史的世界難題上，做出了實質(zhì)性的進(jìn)展。
蛋白質(zhì)也能“捏臉”了？
許錦波不僅在AI蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測上取得了從“0到1”的原創(chuàng)研究成果，他所發(fā)明的RaptorX-Contact方法還啟發(fā)了谷歌旗下DeepMind推出AlphaFold。甚至“2024年諾貝爾化學(xué)獎”得主之一的戴密斯哈薩比斯（Demis Hassabis）和約翰朱默帕（John Jumper）所發(fā)表的關(guān)于AlphaFold的論文《基于深度學(xué)習(xí)的改進(jìn)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測》《使用AlphaFold進(jìn)行的精準(zhǔn)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測》，以及朱默帕的博士論文，也都引用了許錦波的多篇論文。
國際計算生物學(xué)會會士、原斯坦福人工智能實驗室（Stanford AI Lab）教授塞拉菲姆-巴佐格洛（Serafim Batzoglou）更是公開發(fā)文表示，許錦波第一個開發(fā)出（精準(zhǔn)預(yù)測蛋白結(jié)構(gòu)）的深度學(xué)習(xí)算法，這一算法后來被復(fù)現(xiàn)和增強(qiáng)到最初版本的AlphaFold中，他應(yīng)與哈薩比斯一起獲得諾獎。
塞拉菲姆-巴佐格洛在社交媒體上發(fā)文表示，許錦波應(yīng)該共享諾獎
但許錦波將這些成績看得很淡。從業(yè)至今，許錦波的遺憾在于“沒有更早地去了解產(chǎn)業(yè)需求” 。如果可以重來，他希望將這個“開啟”時間，提前到剛剛涉足蛋白質(zhì)研究的讀博時期。“只有真實地了解產(chǎn)業(yè)，才能夠更好地驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，否則就有些閉門造車�！彼赃@樣的維度思考，也不輕易界定自己的“成功”，只是謙虛地認(rèn)為“沒有特別可驕傲的地方，如果有的話，就是在學(xué)術(shù)研究上略微做了一點(diǎn)貢獻(xiàn)”。
深耕行業(yè)24年，許錦波經(jīng)歷過研究經(jīng)費(fèi)不足、CASP會場不足兩百人的“清冷”時刻，也經(jīng)歷過業(yè)內(nèi)外的科技、資本巨頭競相押注“AI for Science”的風(fēng)口熱潮。面對行業(yè)的快速發(fā)展，他認(rèn)同“當(dāng)下的確是一個好時代”。但他也會理性看待，并表示：“進(jìn)入到這個領(lǐng)域的人越來越多，某種程度上也能說明這個方向有前途，做的人越多，產(chǎn)出肯定也越多，產(chǎn)生重大發(fā)現(xiàn)的可能性也越高�？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)具有偶然性，也許一個巧思，就能撬動一個行業(yè)�！痹S錦波總是高一維度地看待問題，在推動行業(yè)進(jìn)步的同時，他更想將技術(shù)運(yùn)用于產(chǎn)業(yè)，更切實地解決實際問題，因此他將視野轉(zhuǎn)向應(yīng)用空間更大的AI蛋白質(zhì)優(yōu)化設(shè)計方向。
如果說“AI蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測”是“放大鏡和透視鏡” 幫助人們快速“看清”蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能；那么“AI蛋白質(zhì)設(shè)計”就堪比“捏臉”它不僅可以對自然界中已經(jīng)存在蛋白質(zhì)進(jìn)行調(diào)整改造，甚至還可以設(shè)計出一些自然界中從未存在過的蛋白質(zhì)，這些人造蛋白質(zhì)將會在醫(yī)藥、環(huán)保、材料、食品、農(nóng)業(yè)等眾多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
例如，在藥物研發(fā)領(lǐng)域，如果能夠設(shè)計出新穎的蛋白藥物，如蛋白疫苗、抗體藥等等，將會有更大的概率解決當(dāng)前人類遇見的許多疑難雜癥；在食品領(lǐng)域，如果能夠開發(fā)出更多優(yōu)質(zhì)安全的替代蛋白食品，就可以豐富人類的營養(yǎng)來源、緩解食品短缺問題；材料領(lǐng)域，可以通過優(yōu)化蛋白質(zhì)，開發(fā)出易降解且能循環(huán)使用的環(huán)保生物材料，促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展等。
在諸多應(yīng)用領(lǐng)域中，許錦波更專注于醫(yī)藥和生物制造。這不僅是出于醫(yī)學(xué)本身對人類生命健康的重要性，更是結(jié)合了中國作為制造業(yè)大國的背景和需求。從個人到國家，從微觀到宏觀，許錦波如是理解AI蛋白質(zhì)設(shè)計對人類生產(chǎn)與生活帶來的價值與影響。
帶著這樣的愿景，2021年底許錦波回國，并于次年創(chuàng)辦了公司分子之心（MoleculeMind）。
帶領(lǐng)“六邊形戰(zhàn)士”，解決最真實的問題！
篩選分子之心的團(tuán)隊成員，許錦波有三大標(biāo)準(zhǔn)：專業(yè)技術(shù)過硬、學(xué)習(xí)能力突出、團(tuán)隊配合度高�！拔覀冊谧龅氖虑槭墙徊鎸W(xué)科里比較大的項目，既需要從‘0到1’研究和解決科學(xué)問題，也需要將技術(shù)落地于產(chǎn)業(yè)實踐，更需要高效的團(tuán)隊配合。我們很多解決方案都是既需要懂計算、懂AI，也需要懂生物背景�！�
團(tuán)隊成員涉及的領(lǐng)域，包括生物、AI、藥物和臨床等等，是一支兼具AI、生物交叉背景與深厚產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗的復(fù)合型人才團(tuán)隊。團(tuán)隊里80%是研發(fā)人員，核心研發(fā)團(tuán)隊里九成以上是博士，其中還不乏他從世界各地挖來的“墻角”。團(tuán)隊中的一位專家此前甚至已在業(yè)內(nèi)TOP 5的外企工作了20年，來分子之心是他的第一次跳槽。
分子之心取名的由來也很有意思，許錦波先確定了英文“MoleculeMind”Molecule意味著公司主要是研究分子，Mind釋義為心智，故而“MoleculeMind”的中文名定為分子之心。以分子為名，為分子發(fā)聲，也是科學(xué)家的頂級浪漫了。
在這樣積極的科學(xué)氛圍里，許錦波帶領(lǐng)他的“六邊形戰(zhàn)士”，為分子之心取得了諸多耀眼的成績。
2021年，分子之心推出了自主研發(fā)的全球首個功能完整的AI蛋白優(yōu)化與設(shè)計平臺MoleculeOS，填補(bǔ)了世界范圍內(nèi)尚沒有功能完整的AI蛋白質(zhì)設(shè)計和優(yōu)化平臺的空白。
在2023世界人工智能大會上，分子之心又推出了全球首個集成序列、結(jié)構(gòu)、功能和進(jìn)化的產(chǎn)業(yè)級AI蛋白質(zhì)生成大模型NewOrigin（中文名：達(dá)爾文），這也是面向生物經(jīng)濟(jì)時代的基礎(chǔ)設(shè)施級底層大模型。
除了技術(shù)上的持續(xù)突破，分子之心也將先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到生物制造、生物醫(yī)藥等多個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，在大幅降低產(chǎn)品研發(fā)時間的同時，還提高了成功率，是名副其實的降本增效。這也是許錦波在對話中反復(fù)提及的，“要了解真實且重要的問題，并去解決他們�！边@樣的例子在分子之心更是不勝枚舉。
比如，曾經(jīng)有一家中國合成生物學(xué)的龍頭企業(yè)拋給分子之心一個“超級產(chǎn)業(yè)難題”：他們的一個合成步驟里的關(guān)鍵催化酶優(yōu)化陷入了瓶頸。
這是一個極具商業(yè)價值又涉及行業(yè)瓶頸的跨膜蛋白，經(jīng)過多年的持續(xù)優(yōu)化，已經(jīng)接近實驗方法優(yōu)化的極限性能。用其他AI方法來優(yōu)化也很難，它參與的反應(yīng)過程異常復(fù)雜，且是動態(tài)反應(yīng)，AlphaFold等AI工具的功能局限于蛋白質(zhì)靜態(tài)結(jié)構(gòu)預(yù)測，也不能產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)序列，與真實的需求差異較大，難以滿足精準(zhǔn)設(shè)計蛋白質(zhì)的需求。
這項優(yōu)化工作原定2~3年內(nèi)完成，但分子之心綜合運(yùn)用AI蛋白質(zhì)技術(shù)和量子化學(xué)、分子動力學(xué)等科學(xué)計算方法，實現(xiàn)了蛋白質(zhì)動態(tài)設(shè)計，只花了6個月，就設(shè)計出了一個活性和特異性更高的新酶。合作方的實驗數(shù)據(jù)顯示，相對于野生菌，AI設(shè)計的這個酶使菌種產(chǎn)率提高了5倍！
當(dāng)然，不止降本增效，強(qiáng)大的AI能力甚至可以打造出有市場競爭力的高附加值新產(chǎn)品。
作為全球人工智能和生命科學(xué)交叉領(lǐng)域的頂尖華人科學(xué)家之一，許錦波如今又是一名海歸創(chuàng)業(yè)家，拉起這支全是精兵強(qiáng)將的團(tuán)隊，他對分子之心的期待，又是什么？他笑說，自己“野心”不小。
“技術(shù)層面，希望AI蛋白質(zhì)設(shè)計真的能做到‘按需設(shè)計’。近期的目標(biāo)是，AI設(shè)計出的幾十個分子里，能有1-2個達(dá)標(biāo)的。長期目標(biāo)是，AI每一個設(shè)計出來的分子，都能符合定制化要求。產(chǎn)業(yè)化方面，希望通過AI蛋白質(zhì)技術(shù)，設(shè)計出真正、實用、有用的產(chǎn)品�！倍鴮τ凇坝杏谩钡慕庾x，許錦波解釋得十分簡單、明了：“對現(xiàn)階段行業(yè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展有所改善，就是有用�！�
如果要用爬山來做比喻，AI蛋白質(zhì)設(shè)計才剛剛到達(dá)“山腳下”。要真實了解產(chǎn)業(yè)需求，將技術(shù)真正落地、解決問題，還有很長一段路要走。許錦波卻并不畏懼，團(tuán)隊優(yōu)勢也是他的底氣�！拔覀儓F(tuán)隊的綜合能力非常交叉互補(bǔ)，并且也是在腳踏實地的解決產(chǎn)業(yè)中實際的問題，而不是說只開發(fā)一些通用算法。”最終，他希望，“我們能打造出中國生物經(jīng)濟(jì)時代的基礎(chǔ)設(shè)施�！� （文智）
