「他們改變世界」諾獎得主Michael Levitt:推進計算機運用於科學發現

「他们改变世界」诺奖得主Michael Levitt:推进计算机运用于科学发现

"

2013年諾貝爾化學獎得主邁克爾·萊維特(Michael Levitt)成功開發革命性的計算機程序,令計算機模擬巨大生物分子活動成為可能。如今,他與中國結下不解情緣,他希望利用計算結構生物建模的專業賦能中國人工智能的發展。

2018年8月10日-12日,邁克爾·萊維特將出席世界科技創新論壇,與參會人員分享他的智慧,共話未來大勢。

此次論壇活動共邀請了二十位諾獎得主,我們將持續以文字、視頻的方式採訪報道,敬請關注,更多信息參見文末。

「他们改变世界」诺奖得主Michael Levitt:推进计算机运用于科学发现

對科研痴心一片

1947年,邁克爾·萊維特出生在南非行政首都比勒陀利亞,他的父親是立陶宛人,母親是捷克人。在萊維特15歲的時候,全家移居到英國,他先後在國王學院和劍橋大學完成學士和博士學位。

1967年,邁克爾·萊維特與以色列女藝術家瑞娜相識相愛,隨後二人在倫敦結婚生子。1979年,他們再次回到以色列,邁克爾·萊維特在魏茨曼研究院開始研究生物分子的電腦構型。

自1987年開始,邁克爾·萊維特擔任美國斯坦福大學結構生物學教授,同時他也是美國國家科學院院士。這樣的豐富經歷讓他同時擁有美國、英國和以色列三個國家的國籍。

邁克爾·萊維特曾公開表示,自己是一個對科學十分痴情的人,從20多歲時就是這樣。“這麼說吧,我有兩個‘太太’,一個是科學,一個是我真正的太太瑞娜。今日獲獎,是對我最大鼓勵和認可,我要感謝兩個‘太太’。”他在獲得諾貝爾獎後如此說道。

邁克爾研究專長為計算生物學,特別是其在發展多尺度計算方法、開展複雜化學和生物體系模擬、探究生物大分子結構等方面頗有造詣。“我從20多歲時就意識到,生物化學非常複雜,如果把電腦這種威力強大的工具和它放在一起,將會產生無窮大的威力。”萊維特說。

在計算機上模擬巨大生物分子

在17世紀,科學尚屬於經驗主義範疇內的。其時,大家普遍認為人類可以用感官來收集儘可能多的數據,通過這些數據最終了解整個世界。基於此,科學發現具有偶然性也被大家廣泛接受。

但科學發展、新科學儀器的使用讓科研數據量呈幾何級數增長,這種情況讓以往的經驗變得不再適用,也就是說,僅靠感官上的實驗,人類已經無法處理和掌握這些數據,必須利用計算機進行分析。

2002年,美國能源部科學部主任Dr. Raymond L. Orbach在世界超級計算會議上便指出,21世紀科學發現的手段發生了改變:計算模擬的重要性可以與實驗和理論相媲美, 高性能計算為科學發現提供了實驗和理論之外的第三條道路。

2013年的諾貝爾化學獎所表彰的正是化學研究中計算工具的演進,萊維特以“為複雜化學系統創立了多尺度模型“的貢獻獲得這一年的諾貝爾化學獎。具體而言,邁克爾是將經典物理學同量子物理學結合在一起設計出計算模型,使我們得以觀察瞭解化學反應過程中分子和原子的真實模樣和行為。

在此之前,當科學家們需要在電腦上模擬分子,他們所擁有的軟件要麼是基於經典物理學的,要麼則是基於量子物理學的,這兩種方法各自有著優缺點。

經典物理學軟件的強大之處在於其計算過程相對簡單,並且可以模擬非常大型的分子結構,從而向化學家們展示一個大型分子的精細結構,但它無法模擬化學反應過程;量子物理學軟件雖然可以真實描述化學反應過程,但它的侷限性在於需要海量的計算,需要強大的計算機,在上世紀70年代,計算機技術的發展遠未達到今天的能力和速度,量子物理學軟件只能被應用於非常有限的小分子上。

在以色列的魏茨曼科學研究所,萊維特遇見了與他分享諾貝爾獎的瓦謝爾,也是從那時開始,二人展開了長期的合作。他們利用魏茨曼研究所的一臺超級計算機“Golem”,開發了一套革命性的計算機程序,其基於經典理論可以實現對所有分子的模擬,甚至是那些巨大的生物分子。

瓦謝爾曾回憶道:“他(萊維特)是一位優秀的計算機程序員,有了他的幫助,我才能進一步推進蛋白質建模方面的工作,這在以前是不可能的。”

萊維特等科學家的努力大大推進了計算機應用於科學實驗的進程,在這套革命性計算機程序的幫助下,科學家們得以進一步回答“綠葉如何進行光合作用”、“催化劑如何加速化學反應“、”為什麼吃藥可以治病“等諸多問題。它也能指導人們更加有效地開發太陽能電池,製造淨化空氣的化學用品,或者開發長壽的新藥。

賦能中國人工智能發展

科研路漫漫,在獲得諾貝爾獎後,萊維特並沒有停止他繼續鑽研的腳步,而是懷著對科學的敬畏之心繼續前行。他強調,科學是應該追求突破,但這不是講故事,科學是要驗證的。科學存在很多可能性,但是隻有少數的才是真實的。“比如我說我有一種量子計算方法,你不應該相信我,我們要一步一步來驗證。”

萊維特已經開發出了一套針對人體產生蛋白質機制的研究計算方法,他如今繼續探索,希望把對人體微小結構研究的方法運用到大腦機制的研究中,比如研究人是如何走路、思考的,甚至應用到城市規劃的研究,比如城市是如何組織起來的。

與此同時,萊維特頻頻走訪中國的各大高校,已經與包括北大、清華、浙大、復旦、上海科技大學以及西安的幾所高校建立起緊密聯繫。萊維特稱,中國政府推動人工智能和腦科學的研究與發展是最吸引他的地方,他也希望能夠利用計算結構生物建模的專業賦能中國人工智能的發展。

“科學是跨越國家利益的,科學家是為了人類的整體利益。這個世界存在很多問題,比如能源問題、食物問題等,但是一切問題都是有解決方案的,所以我們必須要將眼界放得遠一些。”他如是說道。

「他们改变世界」诺奖得主Michael Levitt:推进计算机运用于科学发现

2018年8月10日-12日,邁克爾·萊維特(Michael Levitt)將出席世界科技創新論壇,與參會人員分享他的智慧,共話未來大勢。

此次論壇,將有20位諾獎得主到場,我們希望以思想的共鳴引領變革方向,為企業家和科學家搭建一座完美的橋樑,進一步促進“產學研用”的結合,打造全新的創新生態,助力中國的創新發展。

屆時,“世界科技創新論壇”將持續跟蹤報道,敬請關注。

即日起,

我們將在粉絲中抽取3位

免費贈送

2018世界科技創新論壇參會門票!

具體參與方式如下:

1. 將以下帶二維碼的活動海報以及文字,轉發至10個50人以上的群中(或轉發至朋友圈集齊98個贊),併發送截圖+自己的微信號(或聯繫電話)至公眾號後臺;

2. 我們將在8月8日統計數據,隨機抽取3位送出參會入場券。

轉發文字:

我正在領取“2018世界科技創新論壇”參會門票,邀請大家一起參加!


轉發海報:

「他們改變世界」諾獎得主Michael Levitt:推進計算機運用於科學發現


分享到:


相關文章: