“我博士后期間熬的夜比讀博時候還多！”在進入這個120人的大組里后，王順智不小心把自己變成了一個“夜貓子”。

在一個如此龐大的組里，導師很難照顧到每個人，組員受到的直接關注較少，要想學有所成基本全靠自我驅動力。“其實真的不是想要‘卷’，而是到了一個新領域，要補的知識太多了！”博后期間調整方向的王順智本就是個閑不住的人，身體里就像裝了發條，這樣的性格反而在大組里如魚得水。

更何況，他還有一個更瘋狂的導師——蛋白質領域大牛、美國華盛頓大學生物化學系教授David Baker。他是一位60歲的“純粹科學家”，全身心撲在科研上，一得空就泡在實驗室，談起研究就像打了“雞血”。

(相關資料圖)

王順智對待科研的這股子熱情，也受到David的感染。盡管到David組里做博士后已有3年，但導師每一次重現那種“沖勁兒”，都令他十分佩服。

“強將手下無弱兵”，近日，王順智以共同第一作者身份在Science發表論文，這也是他在兩個完全不同領域里的第二篇Science。他和合作者采用一種人工智能強化學習算法，開發了一款強大的新型蛋白質設計軟件。該成果是利用人工智能開展蛋白質科學研究的里程碑，這種方法可能會引領蛋白質設計的新時代。

?

王順智

從棋盤游戲到蛋白設計

一開始，王順智的研究領域與人工智能并無交集。

他在本科和博士階段都是學的化學專業。本科是在美國北卡羅來納大學教堂山分校學金屬有機化學，博士期間就讀于美國西北大學，主要做納米材料和DNA超分子化學。在讀博接近尾聲，他才逐漸接觸計算領域。

“讀博快結束的時候，我跟很多分子動力學模擬的研究人員在交流與合作的過程中，有了很多機會去接觸計算機模擬，讓我對編程以及計算輔助實驗產生了非常濃厚的興趣。”王順智在接受《中國科學報》記者采訪時說。

那時候，他就意識到，在研究分子生成的領域中，如何用人工智能去更好地生成分子，將會是未來的一大趨勢。

而在人類的生命健康領域，蛋白質承擔了很多重要的生命功能，比如新陳代謝、免疫等等。在傳統自然過程中，這些蛋白質的產生，主要來源于遺傳和演化。但在應對大流行病、癌癥等突發狀況時，亟需快速高效生成能應對它們的這類型分子。

“這時候，我們就想到了借助計算機和人工智能來實現，這也就是我做蛋白質設計的一個初衷。”王順智表示。

蛋白質設計已有很多學者在做，也取得了不錯的進展。但對于一些高度復雜、有特定形狀的蛋白質，要想天衣無縫地形成對稱的組裝體，仍然是研究的一大難點。

王順智最開始的想法，是要尋找一套人工智能的算法來解決這個問題。前期，他一直在嘗試用機器學習去做納米蛋白籠的設計。在一次組會上，他講完相關研究進展報告后，引起了另一位組員Christoffer Norn的興趣，Norn同時提到組員Isaac D. Lutz也在做類似的方向，但還未做到納米蛋白籠的設計層面。

三人一拍即合，組成了科研小分隊。盡管平日里的科研工作非常忙碌，小分隊每周也必定會約見好幾次，一起討論研究思路、進展、困難以及解決辦法。他們用了一年的時間去研究算法，并不斷嘗試各種序列設計，迭代了10個版本，才慢慢摸出門路。這三人也是這篇文章的三位共同第一作者。

不斷探索的過程中，王順智從國際象棋和圍棋上獲得了靈感。在棋盤游戲里，一種名為蒙特卡洛樹搜索（MCTS）的強化學習算法表現出眾，它也是阿爾法狗的核心算法之一。王順智和合作者們首次把這一算法應用到了生成蛋白質組裝體的結構上，解決創建像拼圖一樣組合在一起的蛋白質形狀問題。而在此之前，根本無法做到這一點。

多次實驗證明，這種方法不僅準確，而且高度可定制。例如，可以要求該軟件制作沒有孔、小孔或者大孔的球形結構。

在一項實驗中，他們發現，使用該軟件制作的蛋白質在小鼠身體中產生了更有效的抗體。這表明，這一重磅突破可能很快就能催生出更強效的疫苗。

這是一次前所未有的突破，其潛在應用十分廣泛，除了可以制作強效疫苗外，還能開發更有效的癌癥治療手段、創建新的可生物降解紡織品等。其對再生醫學也將產生深遠影響，在糖尿病、腦損傷、中風以及血管治療等領域發揮作用。

更廣泛地說，這種方法可能會引領蛋白質設計新時代的到來。

身處逆境時，如何走出來？

科研本就是一項長期且極具挑戰的工作，是一個需要不斷探索、實驗和積累的過程，在如此漫長的路途上，難免遭遇不同程度的磕碰。

雖然已是手握兩篇Science、多篇Nature子刊，但王順智坦言，自己的科研之路并非一帆風順。

到美國西北大學讀博，原本是一件令王順智很愉悅的事情，畢竟可以夜以繼日地從事自己熱愛的科研工作。但在頭兩年，他都被困在一個課題里，一直處于卡殼狀態。彼時，年輕氣盛的他想去做一項比較有挑戰性的實驗，即用DNA把合成的納米顆粒形成超晶格的多層級組裝，但每一次都以失敗告終。

實驗到底能不能成，他心里完全沒底。

自己沒有產出，而周圍的小伙伴一個個都進展順利，壓力感日復一日加重。

王順智不允許自己陷入失敗的泥潭，生活要繼續，科研工作也要往前推進，于是他采取了迂回策略，開始積極探索新的研究方向，那個卡殼的課題就偶爾做一做。

“要拿得起放得下，有些人可能會‘咬定青山不放松’，但我覺得應該適時擁抱一些新的趨勢，順勢而上，或許會‘柳暗花明又一村’。”王順智說。

事實上，那個令他一直裹足不前的課題直到讀博第五年才給攻克，最終發表在Nature Communications。反倒是后來新開的課題，為他贏得了人生中的首篇Science。如果當時他沒有靈活調整研究方向，可能還在第一棵樹下打轉。

當記者問及身處逆境如何才能走出來時，王順智分享了一些自己的做法。

“做科研本就要有一顆強大的心臟，迷茫是生命中難以逃避的一部分，而解決迷茫和困境需要一些正向激勵。”王順智建議，可以經常參與一些學術會議，這個過程中既可以認識一些志同道合、同樣被虐的很慘的朋友，領略學術大佬風采，還可以得到更多維度的思維訓練，視野打開了，也就不太會拘泥于原來的目標。

在他看來，最關鍵的一點是，科研人員需要有一兩個除了科研以外的興趣愛好。“我自己有挺多愛好，進展不順的時候，它們都能幫我從學術的壓力中解脫出來。比如我喜歡打羽毛球、滑雪，大學時還認真練過一段時間國標和拉丁舞，偶爾旅行、帆船，也熱衷于電腦和棋牌游戲，雖然現在基本沒時間玩了。”

興趣愛好不僅能釋放壓力，有時候還能為科研帶來靈感。例如，棋盤游戲在這項關于蛋白質設計的研究中就給了王順智很大助力。

最讓王順智崇拜的就是導師David ，他不僅是蛋白質領域的學術大牛，更是一名狂熱的體育愛好者，學術和愛好皆已發揮到極致。雖然已到花甲之年，David還能登山徒步20多公里，做高山滑雪極限運動。

?

David在登山徒步

“華盛頓州處在多山地帶，野外滑雪資源非常豐富，老板經常約上實驗室的學生或博士后，在周末的時候背上滑雪板，攀登到很高的山頂，飛身直下三千尺腎上腺素爆表。”王順智說。

David精力非常旺盛，大腦時刻處于亢奮狀態，業界流傳他是不需要喝咖啡的科學家。

?

David帶著組里一小部分人參加登山運動

選大組好，還是小組好？

讀博常面臨去大課題組好，還是去小課題組好的抉擇問題。作為過來人的王順智給出了自己的理解和建議。

“大組不差錢是最直觀的感受，人脈物質極大豐富，從來不缺東少西，資源多、路子廣。”王順智介紹，“我博士期間在Chad Mirkin團隊，有近80個成員，每年的科研經費要燒掉好幾百萬美元左右。而我現在所在的David實驗室，每年的科研經費更高，能達到上千萬美元。”

但大組的大老板不可能照顧到每個人，組員受到的直接關注可能較少，學生更多的是交給博士或博士后來帶。但David是個特別大的例外，他有一套被稱作“communal brain”的組織管理哲學，自己親自上陣帶所有學生和博后，通過自己連接起了組里所有人，形成了一個具有集體智慧的“大腦”，簡直就是業界的一個標桿。

管理這么大的攤子實屬不易，為了純粹地做科研，David把很多瑣事都交給了副手和秘書來打理，在學術界和科研領域中廣受贊譽的他，除了去享受戶外運動外，從未脫離過學術一線，對學生的指導十分上心。用他的話說就是，“在外邊宣傳自己、講報告，還不如在實驗室里跟學生討論來得有趣。”

雖然他麾下有一百多人，但能保證每個人每三周跟他有一對一、面對面的半小時交流時間，有時候他一天就要進行15個一對一的聊天。如果平時想見他，去實驗室總能有所收獲。起早貪黑是他的常態，即便是早上7點或晚上11點都還能收到他的郵件回復。

午飯時刻，David也會端著餐盤到學生集中入座的位置，加入到大家的討論中，這幅場景已是司空見慣。在這個組里，學生見到大老板時沒有畢恭畢敬，也沒有局促和不適應。David雖是學術界大佬，卻也出現過被學生遺忘在角落的有趣一幕。

“如果你是一個獨立又要強的人，可能更適合大組的氛圍，自主性和內驅動力是大組生存必備武器。如果你更需要手把手帶，在較好的呵護過程中才能得到成長，抗壓能力不強，可能更適合小組。”王順智建議。

王順智博士和博士后階段都選擇了到大組里歷練。“我很幸運，加入的兩個大組氛圍都很好。而我本就是個不太依賴于手把手被引導的人，大團隊有兩個特別大的好處是，有一個讓你仰望的導師，還有能給你極大的學術自由度去探索你想做的任何有意思的課題。”

而且，大組里往往臥虎藏龍，不缺優秀的同事。David組里的專業背景多樣化，例如有研究基因組學、免疫工程學、生物物理、材料和化學、有機化學、生物信息學、計算機等等。

“我們能夠在這樣一個特別大的實驗室里相互借鑒、碰撞思想，是一件非常寶貴且有趣的事情。”王順智說，“和優秀的群體為伍，自己也會被光芒感召。同事們的成就也時常令我備受激勵和鼓舞。”

（文中圖片皆由受訪者提供）

相關論文信息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf6591

關鍵詞