9月14日，2023年世界頂尖科學(xué)家協(xié)會(huì)獎(jiǎng)（簡(jiǎn)稱“頂科協(xié)獎(jiǎng)”）在上海揭曉，“智能科學(xué)或數(shù)學(xué)獎(jiǎng)”和“生命科學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)”兩個(gè)單項(xiàng)獎(jiǎng)共產(chǎn)生5位獲獎(jiǎng)?wù)撸瑏碜杂ⅰ⒚馈⒁狻⒍淼葒摇Ｒ粫r(shí)間，獲獎(jiǎng)?wù)哐芯款I(lǐng)域的學(xué)術(shù)名詞“凸優(yōu)化”、“核小體”破圈，走進(jìn)公眾視野。這項(xiàng)發(fā)端于上海的科學(xué)大獎(jiǎng)，再次打開了世界科學(xué)界的聚光燈。

走到第二年的“頂科協(xié)獎(jiǎng)”有哪些變化？為什么花落這5位獲獎(jiǎng)?wù)撸克麄兒椭袊茖W(xué)界有何淵源？大江東工作室連線單項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)科領(lǐng)域的兩位專家學(xué)者，詳解大獎(jiǎng)背后的科學(xué)故事。

2023年頂科協(xié)獎(jiǎng)“智能科學(xué)或數(shù)學(xué)獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)?wù)吆?bào)。頂科協(xié)供圖

拾遺補(bǔ)缺著眼未來，讓甘坐“冷板凳”的科學(xué)家走向前臺(tái)

頂科協(xié)獎(jiǎng)揭曉的當(dāng)天下午，上海大學(xué)理學(xué)院副院長余長君教授的微信朋友圈就被“大獎(jiǎng)授予‘凸優(yōu)化’”的消息刷屏了。不僅因?yàn)橛嚅L君和其中的獲獎(jiǎng)?wù)哂袑W(xué)術(shù)交集，更是因?yàn)椤巴箖?yōu)化”這一應(yīng)用數(shù)學(xué)細(xì)分領(lǐng)域的成果能斬獲國際大獎(jiǎng)，學(xué)界歡呼雀躍、額手稱慶。

長期從事最優(yōu)控制理論與方法研究的余長君說，公眾對(duì)“凸優(yōu)化”術(shù)語很陌生，但“凸優(yōu)化”的應(yīng)用遍布人們的生產(chǎn)生活之中。可重復(fù)利用火箭的精準(zhǔn)著陸、無人機(jī)飛行軌跡優(yōu)化、冶金過程控制、大數(shù)據(jù)中的決策等人們熟知的科技應(yīng)用，都涉及“凸優(yōu)化”理論。

頂科協(xié)獎(jiǎng)遴選委員會(huì)認(rèn)為，優(yōu)化理論是過去30年來對(duì)數(shù)學(xué)以外的領(lǐng)域產(chǎn)生最重大影響的學(xué)科，已在控制系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、信號(hào)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、資源分配、能源管理、供應(yīng)鏈和金融等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為這些領(lǐng)域提供了概念基礎(chǔ)和原理依據(jù)。美國佐治亞理工學(xué)院工業(yè)與系統(tǒng)工程學(xué)院講席教授阿爾卡迪·涅米羅夫斯基，和比利時(shí)法語魯汶大學(xué)運(yùn)籌學(xué)與計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)中心、數(shù)學(xué)工程系名譽(yù)教授、高級(jí)科學(xué)研究員尤里·涅斯捷羅夫，一直是優(yōu)化理論領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。他們的研究引發(fā)了“一階算法革命”，優(yōu)化算法得以用于解決現(xiàn)代應(yīng)用中的大規(guī)模問題，并推動(dòng)了新計(jì)算平臺(tái)的發(fā)展。因此，將今年的“智能科學(xué)或數(shù)學(xué)獎(jiǎng)”授予這兩位俄裔科學(xué)家。

“尤里教授幾乎拿遍了這個(gè)學(xué)科能拿到的所有榮譽(yù)，約翰·馮·諾依曼理論獎(jiǎng)、國際工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)杰出論文獎(jiǎng)、歐洲運(yùn)籌學(xué)協(xié)會(huì)金獎(jiǎng)……唯獨(dú)缺少一項(xiàng)跨學(xué)科跨領(lǐng)域的綜合性科學(xué)大獎(jiǎng)，這次他實(shí)至名歸了。”余長君說，由于這門學(xué)科較為專業(yè)，“可能只有數(shù)學(xué)專業(yè)大三以上的學(xué)生才會(huì)學(xué)習(xí)優(yōu)化理論，致使社會(huì)大眾知之者寥寥，研究者也需耐得住長時(shí)期的孤獨(dú)”。

如此艱深晦澀，連涅米羅夫斯基教授都用略帶自嘲的口吻說：“評(píng)委會(huì)主席喬丹教授打電話告訴我獲獎(jiǎng)時(shí)，我正在做一項(xiàng)最枯燥乏味的工作——審校我的教科書。”他不敢相信自己受到大獎(jiǎng)垂青，打電話給尤里教授確認(rèn)后，才和自己的妻子分享好消息。“我花了很長時(shí)間才平靜下來，繼續(xù)校書。我之前聽說過頂科協(xié)獎(jiǎng)，但是從不敢想象這個(gè)獎(jiǎng)能落到我身上。頂科協(xié)獎(jiǎng)是卓越的獎(jiǎng)項(xiàng)，唯一的問題是我真的實(shí)至名歸嗎？”

余長君認(rèn)為，大獎(jiǎng)的頒發(fā)讓更多人關(guān)注、重視“凸優(yōu)化”理論，對(duì)學(xué)科發(fā)展是重大利好。2020年，尤里教授曾受邀在線為上海大學(xué)理學(xué)院數(shù)學(xué)系國際化特色直招班的本科生授課三個(gè)月，雙方都希望繼續(xù)拓展學(xué)術(shù)交流，培養(yǎng)基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域的優(yōu)秀人才。

如他們所愿，脫胎于世界頂尖科學(xué)家論壇的頂科協(xié)獎(jiǎng)秉持著與論壇同樣的愿景使命，為鼓勵(lì)基礎(chǔ)科學(xué)而篤定前行。作為科學(xué)獎(jiǎng)的后起之秀，頂科協(xié)獎(jiǎng)也在努力彌補(bǔ)各大科學(xué)獎(jiǎng)的缺憾，以褒獎(jiǎng)基礎(chǔ)科學(xué)和科學(xué)家“遺珠”，推動(dòng)全球科學(xué)走向更加開放、多元。

“頂科協(xié)獎(jiǎng)‘智能科學(xué)或數(shù)學(xué)獎(jiǎng)’填補(bǔ)了一項(xiàng)重要的空白，能夠彰顯計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué)之間的重要協(xié)同作用，讓人們認(rèn)識(shí)到學(xué)科的強(qiáng)大力量，這也是嶄新的技術(shù)浪潮和興奮點(diǎn)之源泉。”首屆頂科協(xié)獎(jiǎng)“智能科學(xué)或數(shù)學(xué)獎(jiǎng)”得主邁克爾·I·喬丹教授，此次受邀擔(dān)任“智能科學(xué)或數(shù)學(xué)獎(jiǎng)”遴選委員會(huì)主席。這位人工智能領(lǐng)域的“基石”科學(xué)家，在第五屆頂科論壇上大聲疾呼全球科學(xué)的開放與合作，言猶在耳。“頂科協(xié)獎(jiǎng)的目標(biāo)不僅僅是找到那些已經(jīng)做出重大成果的人，還應(yīng)該著眼于激動(dòng)人心的未來。思考那些若20年后回首當(dāng)下，仍覺真正具有重大影響的發(fā)現(xiàn)。”

2023年頂科協(xié)獎(jiǎng)“生命科學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)?wù)吆?bào)。頂科協(xié)供圖

開放科學(xué)聯(lián)結(jié)世界，激勵(lì)科研“馬拉松”接力跑

說到開放科學(xué)，從此次獲獎(jiǎng)?wù)呙麊沃凶阋愿Q見，五位獲獎(jiǎng)?wù)叨加卸鄠€(gè)國家多個(gè)科研機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)和工作經(jīng)歷，他們的科研足跡足以聯(lián)接起一幅科研合作的世界地圖，也能看到中國的科學(xué)大獎(jiǎng)?wù)诼?lián)結(jié)推動(dòng)全球的科研合作。

三位科學(xué)家因接力看清核小體結(jié)構(gòu)和染色體折疊的精妙而獲得今年的頂科協(xié)獎(jiǎng)"生命科學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)"，其中兩位是女性科學(xué)家。結(jié)果揭曉后，有人感嘆，很少有哪項(xiàng)科學(xué)大獎(jiǎng)如此重視女性科學(xué)家的貢獻(xiàn)。

“細(xì)胞組裝是生物學(xué)上的重大謎題，三位獲獎(jiǎng)科學(xué)家在人類解析染色體結(jié)構(gòu)的科學(xué)史上留下了不可磨滅的印記。”諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主蘭迪·謝克曼如是評(píng)價(jià)。

頂科協(xié)獎(jiǎng)記取這一印記的機(jī)緣，似乎在幾十年前就埋下伏筆。世界頂尖科學(xué)家協(xié)會(huì)主席、諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主羅杰·科恩伯格是核小體發(fā)現(xiàn)的推動(dòng)者之一。這場(chǎng)科研“馬拉松”正是開跑于上世紀(jì)70年代，羅杰·科恩伯格和珍·托馬斯在英國劍橋MRC分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室（MRC-LMB）首次記錄到一種精巧的蛋白質(zhì)組裝方式——4種不同的組蛋白分子與DNA結(jié)合形成一種八聚體復(fù)合物，這是DNA壓縮的第一階段。

“我們可以把核小體想象為一個(gè)小球，DNA想象為一條長繩。長繩不斷圍繞小球，形成串珠狀，就像一條項(xiàng)鏈，圍繞的過程就壓縮了7倍左右，這些小球還可以再纏繞成一團(tuán)，經(jīng)過多層級(jí)的折疊，就把長達(dá)數(shù)米的基因組DNA壓縮到細(xì)胞核中了，核小體構(gòu)成了基因組的基本單元。”復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院、生物醫(yī)學(xué)研究院雙聘教授徐彥輝向大江東工作室詳解這一精妙過程，研究核小體是為了理解細(xì)胞運(yùn)行本質(zhì)和基因調(diào)控機(jī)制，才能清楚疾病發(fā)生的原因，從而找到對(duì)付變異細(xì)胞的解決辦法。

然而，揭開這一謎團(tuán)的過程長達(dá)半個(gè)世紀(jì)之久。在被譽(yù)為分子生物學(xué)發(fā)祥地、誕生了16位諾獎(jiǎng)科學(xué)家的MRC-LMB，亞倫·克魯格課題組的研究生丹妮拉·羅茲首先突破，獲得了首批天然核小體晶體，得到了低分辨率核小體結(jié)構(gòu)。同時(shí)，她開發(fā)了體外重構(gòu)核小體的方法。這一進(jìn)展使得同一課題組的博士后蒂莫西·J·里士滿將核小體的晶體結(jié)構(gòu)分辨率提高，并清楚地觀測(cè)到了核小體核心中的組蛋白分子相互交織的性質(zhì)以及組蛋白八聚體上纏繞的雙螺旋DNA鏈。

后來，里士滿建立了自己的課題組繼續(xù)核小體的研究。他的課題組研究生卡羅琳·盧格，通過重組表達(dá)的方法使核小體在DNA上更加規(guī)則地排列，并最終獲得了分辨率可達(dá)2.8?的核小體晶體，詳解了核小體的結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系，在1997年發(fā)表了一篇堪稱里程碑的論文。

“三位獲獎(jiǎng)教授的研究成果是我們研究基因組的重要基礎(chǔ)。科學(xué)探索的過程很難、很漫長，只有在一個(gè)開放、合作、創(chuàng)新的科研環(huán)境中，科學(xué)家們才會(huì)無私地一棒接著一棒跑。”去年，徐彥輝課題組在國際頂刊《科學(xué)》（Science）上發(fā)表論文，揭示了“+1核小體”調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始機(jī)制。“+1核小體”代表了眾多核小體中一部分關(guān)鍵核小體，它們對(duì)于基因的表達(dá)非常重要。

徐彥輝2008年回國進(jìn)入復(fù)旦大學(xué)開始獨(dú)立研究時(shí)，國內(nèi)研究“核小體”的課題組屈指可數(shù)，如今中國的學(xué)者也在這一生物學(xué)的熱門研究領(lǐng)域頗有建樹。“我們不僅有與世界頂尖水平接近的實(shí)驗(yàn)室，還有面向全球獎(jiǎng)勵(lì)基礎(chǔ)科學(xué)的大獎(jiǎng)，相信在不久的將來，中國的實(shí)驗(yàn)室也會(huì)涌現(xiàn)諾獎(jiǎng)級(jí)的成果。”

盡管尚未有科學(xué)家因?yàn)楹诵◇w相關(guān)的研究成果問鼎諾獎(jiǎng)，但頂科協(xié)獎(jiǎng)如此重獎(jiǎng)研究核小體的科學(xué)家，也照亮了這個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科的前行之路。展望頒獎(jiǎng)典禮，盧格教授說，她將其視作核小體研究的盛大慶典，希望能將優(yōu)美而具有標(biāo)志性的核小體雕塑擺放在舞臺(tái)中央。

位于上海臨港新片區(qū)國際創(chuàng)新協(xié)同區(qū)的世界頂尖科學(xué)家論壇永久會(huì)址。計(jì)海新攝

“獎(jiǎng)勵(lì)為基礎(chǔ)科學(xué)負(fù)重前行者，就是為全人類謀福祉”

蘭迪·謝克曼今年繼續(xù)擔(dān)任頂科協(xié)獎(jiǎng)“生命科學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)”遴選委員會(huì)主席。能讓這位榮譽(yù)等身、擔(dān)任過很多科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)評(píng)委的古稀科學(xué)家，繼續(xù)堅(jiān)守，原因還在于這項(xiàng)大獎(jiǎng)的開拓性、創(chuàng)新性和獨(dú)特性。“很多重要大獎(jiǎng)總是重復(fù)頒給那些已經(jīng)得到認(rèn)可的人。至少應(yīng)該有一些獎(jiǎng)項(xiàng)，努力去尋找那些做出真正重大的成果卻未得到認(rèn)可的人。”

“我們堅(jiān)持打造獨(dú)一無二，但不會(huì)特立獨(dú)行，‘鼓勵(lì)基礎(chǔ)科學(xué)這件難而正確的事’的愿景追求，和所有科學(xué)大獎(jiǎng)都是一樣的，因?yàn)楠?jiǎng)勵(lì)為基礎(chǔ)科學(xué)負(fù)重前行者，就是為全人類謀福祉。”頂科協(xié)獎(jiǎng)有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，這一大獎(jiǎng)自設(shè)立之初，就以諾貝爾獎(jiǎng)、菲爾茲獎(jiǎng)等世界級(jí)科學(xué)大獎(jiǎng)為標(biāo)桿，向科學(xué)獎(jiǎng)“前輩”看齊，比如面向全球、由民間基金會(huì)捐資、完全由頂尖科學(xué)家評(píng)選頂尖科學(xué)家。

映照科學(xué)家的心聲、應(yīng)對(duì)全球共同的挑戰(zhàn)，頂科協(xié)獎(jiǎng)得到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，提名人來自世界各地的高校、科研院所、領(lǐng)先企業(yè)等。大獎(jiǎng)的授予也讓科學(xué)家們振奮，“重燃”對(duì)科學(xué)的熱情。里士滿教授在數(shù)年前退休時(shí)，就決定“不再做染色質(zhì)研究，主要是因?yàn)樽鋈旧|(zhì)研究需要有充足的資金支持和實(shí)驗(yàn)室”。當(dāng)謝克曼教授電話通知里士滿教授獲得頂科協(xié)獎(jiǎng)時(shí)，里士滿教授正好處在他所說的“非”科研模式中。“當(dāng)時(shí)我在船上，停靠在巴拿馬西側(cè)的太平洋上，正準(zhǔn)備開始上第一節(jié)沖浪課。”當(dāng)獲悉得獎(jiǎng)后，他表示會(huì)研究最新的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)技術(shù)，對(duì)蛋白質(zhì)折疊的物理基礎(chǔ)也保持持續(xù)的關(guān)注。

依然活躍在科研一線的盧格教授，在分子生物學(xué)領(lǐng)域佳作頻出。這位酷愛戶外運(yùn)動(dòng)的科學(xué)家把科研比作登山，在科研過程中，會(huì)遇到很多“假山頂”，“你想要登上科學(xué)的頂峰，就會(huì)選定一座山峰作為目標(biāo)，但登頂之后發(fā)現(xiàn)，真正的山頂還未達(dá)到，在一座、兩座甚至三座‘假山頂’之后，還要再爬兩小時(shí)。”

“我始終認(rèn)為，我的科學(xué)發(fā)現(xiàn)永遠(yuǎn)有下一座更高的山峰，不應(yīng)該一直抱著現(xiàn)有的成果停滯不前！所以我從不固步自封。”盧格教授的感言同樣適用于頂科協(xié)獎(jiǎng)，有諸多大獎(jiǎng)的珠玉在前、高峰為壑，這項(xiàng)年輕的科學(xué)大獎(jiǎng)意欲登頂前路漫漫，但只要秉承對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的熱愛與執(zhí)著，在上海這座追逐科學(xué)之光的城市里，擁攬世界，就一定能走出驥路。

（來源：人民日?qǐng)?bào)中央廚房-大江東工作室）

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