9月14日，2023年世界頂尖科學家協(xié)會獎（簡稱“頂科協(xié)獎”）在上海揭曉，“智能科學或數(shù)學獎”和“生命科學或醫(yī)學獎”兩個單項獎共產(chǎn)生5位獲獎?wù)?，來自英、美、意、俄等國家。一時間，獲獎?wù)哐芯款I(lǐng)域的學術(shù)名詞“凸優(yōu)化”、“核小體”破圈，走進公眾視野。這項發(fā)端于上海的科學大獎，再次打開了世界科學界的聚光燈。

走到第二年的“頂科協(xié)獎”有哪些變化？為什么花落這5位獲獎?wù)?？他們和中國科學界有何淵源？大江東工作室連線單項獎學科領(lǐng)域的兩位專家學者，詳解大獎背后的科學故事。

2023年頂科協(xié)獎“智能科學或數(shù)學獎”獲獎?wù)吆?。頂科協(xié)供圖

拾遺補缺著眼未來，讓甘坐“冷板凳”的科學家走向前臺

頂科協(xié)獎揭曉的當天下午，上海大學理學院副院長余長君教授的微信朋友圈就被“大獎授予‘凸優(yōu)化’”的消息刷屏了。不僅因為余長君和其中的獲獎?wù)哂袑W術(shù)交集，更是因為“凸優(yōu)化”這一應(yīng)用數(shù)學細分領(lǐng)域的成果能斬獲國際大獎，學界歡呼雀躍、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“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。可重復利用火箭的精準著陸、無人機飛行軌跡優(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)獎遴選委員會認為，優(yōu)化理論是過去30年來對數(shù)學以外的領(lǐng)域產(chǎn)生最重大影響的學科，已在控制系統(tǒng)、經(jīng)濟學、信號處理、機器學習、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)。美國佐治亞理工學院工業(yè)與系統(tǒng)工程學院講席教授阿爾卡迪·涅米羅夫斯基，和比利時法語魯汶大學運籌學與計量經(jīng)濟學中心、數(shù)學工程系名譽教授、高級科學研究員尤里·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，并推動了新計算平臺的發(fā)展。因此，將今年的“智能科學或數(shù)學獎”授予這兩位俄裔科學家。

“尤里教授幾乎拿遍了這個學科能拿到的所有榮譽，約翰·馮·諾依曼理論獎、國際工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學協(xié)會杰出論文獎、歐洲運籌學協(xié)會金獎……唯獨缺少一項跨學科跨領(lǐng)域的綜合性科學大獎，這次他實至名歸了?！庇嚅L君說，由于這門學科較為專業(yè)，“可能只有數(shù)學專業(yè)大三以上的學生才會學習優(yōu)化理論，致使社會大眾知之者寥寥，研究者也需耐得住長時期的孤獨”。

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：“評委會主席喬丹教授打電話告訴我獲獎時，我正在做一項最枯燥乏味的工作——審校我的教科書?！彼桓蚁嘈抛约菏艿酱螵劥骨?，打電話給尤里教授確認后，才和自己的妻子分享好消息?！拔一撕荛L時間才平靜下來，繼續(xù)校書。我之前聽說過頂科協(xié)獎，但是從不敢想象這個獎能落到我身上。頂科協(xié)獎是卓越的獎項，唯一的問題是我真的實至名歸嗎？”

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

如他們所愿，脫胎于世界頂尖科學家論壇的頂科協(xié)獎秉持著與論壇同樣的愿景使命，為鼓勵基礎(chǔ)科學而篤定前行。作為科學獎的后起之秀，頂科協(xié)獎也在努力彌補各大科學獎的缺憾，以褒獎基礎(chǔ)科學和科學家“遺珠”，推動全球科學走向更加開放、多元。

“頂科協(xié)獎‘智能科學或數(shù)學獎’填補了一項重要的空白，能夠彰顯計算機科學和數(shù)學之間的重要協(xié)同作用，讓人們認識到學科的強大力量，這也是嶄新的技術(shù)浪潮和興奮點之源泉。”首屆頂科協(xié)獎“智能科學或數(shù)學獎”得主邁克爾·I·喬丹教授，此次受邀擔任“智能科學或數(shù)學獎”遴選委員會主席。這位人工智能領(lǐng)域的“基石”科學家，在第五屆頂科論壇上大聲疾呼全球科學的開放與合作，言猶在耳?！绊斂茀f(xié)獎的目標不僅僅是找到那些已經(jīng)做出重大成果的人，還應(yīng)該著眼于激動人心的未來。思考那些若20年后回首當下，仍覺真正具有重大影響的發(fā)現(xiàn)?！?/p>

2023年頂科協(xié)獎“生命科學或醫(yī)學獎”獲獎?wù)吆?。頂科協(xié)供圖

開放科學聯(lián)結(jié)世界，激勵科研“馬拉松”接力跑

說到開放科學，從此次獲獎?wù)呙麊沃凶阋愿Q見，五位獲獎?wù)叨加卸鄠€國家多個科研機構(gòu)的學習和工作經(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大獎?wù)诼?lián)結(jié)推動全球的科研合作。

三位科學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"生命科學或醫(yī)學獎"，其中兩位是女性科學家。結(jié)果揭曉后，有人感嘆，很少有哪項科學大獎如此重視女性科學家的貢獻。

“細胞組裝是生物學上的重大謎題，三位獲獎科學家在人類解析染色體結(jié)構(gòu)的科學史上留下了不可磨滅的印記?！敝Z貝爾生理學或醫(yī)學獎得主蘭迪·謝克曼如是評價。

頂科協(xié)獎記取這一印記的機緣，似乎在幾十年前就埋下伏筆。世界頂尖科學家協(xié)會主席、諾貝爾化學獎得主羅杰·科恩伯格是核小體發(fā)現(xiàn)的推動者之一。這場科研“馬拉松”正是開跑于上世紀70年代，羅杰·科恩伯格和珍·托馬斯在英國劍橋MRC分子生物學實驗室（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，經(jīng)過多層級的折疊，就把長達數(shù)米的基因組DNA壓縮到細胞核中了，核小體構(gòu)成了基因組的基本單元。”復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院、生物醫(yī)學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胞運行本質(zhì)和基因調(diào)控機制，才能清楚疾病發(fā)生的原因，從而找到對付變異細胞的解決辦法。

然而，揭開這一謎團的過程長達半個世紀之久。在被譽為分子生物學發(fā)祥地、誕生了16位諾獎科學家的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，她開發(fā)了體外重構(gòu)核小體的方法。這一進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。

“三位獲獎教授的研究成果是我們研究基因組的重要基礎(chǔ)?？茖W探索的過程很難、很漫長，只有在一個開放、合作、創(chuàng)新的科研環(huán)境中，科學家們才會無私地一棒接著一棒跑?！比ツ辏鞆┹x課題組在國際頂刊《科學》（Science）上發(fā)表論文，揭示了“+1核小體”調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始機制?！?1核小體”代表了眾多核小體中一部分關(guān)鍵核小體，它們對于基因的表達非常重要。

徐彥輝2008年回國進入復旦大學開始獨立研究時，國內(nèi)研究“核小體”的課題組屈指可數(shù)，如今中國的學者也在這一生物學的熱門研究領(lǐng)域頗有建樹?！拔覀儾粌H有與世界頂尖水平接近的實驗室，還有面向全球獎勵基礎(chǔ)科學的大獎，相信在不久的將來，中國的實驗室也會涌現(xiàn)諾獎級的成果?！?/p>

盡管尚未有科學家因為核小體相關(guān)的研究成果問鼎諾獎，但頂科協(xié)獎如此重獎研究核小體的科學家，也照亮了這個基礎(chǔ)學科的前行之路。展望頒獎典禮，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)美而具有標志性的核小體雕塑擺放在舞臺中央。

位于上海臨港新片區(qū)國際創(chuàng)新協(xié)同區(qū)的世界頂尖科學家論壇永久會址。計海新攝

“獎勵為基礎(chǔ)科學負重前行者，就是為全人類謀福祉”

蘭迪·謝克曼今年繼續(xù)擔任頂科協(xié)獎“生命科學或醫(yī)學獎”遴選委員會主席。能讓這位榮譽等身、擔任過很多科學獎項評委的古稀科學家，繼續(xù)堅守，原因還在于這項大獎的開拓性、創(chuàng)新性和獨特性?！昂芏嘀匾螵効偸侵貜皖C給那些已經(jīng)得到認可的人。至少應(yīng)該有一些獎項，努力去尋找那些做出真正重大的成果卻未得到認可的人。”

“我們堅持打造獨一無二，但不會特立獨行，‘鼓勵基礎(chǔ)科學這件難而正確的事’的愿景追求，和所有科學大獎都是一樣的，因為獎勵為基礎(chǔ)科學負重前行者，就是為全人類謀福祉?！表斂茀f(xié)獎有關(guān)負責人表示，這一大獎自設(shè)立之初，就以諾貝爾獎、菲爾茲獎等世界級科學大獎為標桿，向科學獎“前輩”看齊，比如面向全球、由民間基金會捐資、完全由頂尖科學家評選頂尖科學家。

映照科學家的心聲、應(yīng)對全球共同的挑戰(zhàn)，頂科協(xié)獎得到了國內(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。大獎的授予也讓科學家們振奮，“重燃”對科學的熱情。里士滿教授在數(shù)年前退休時，就決定“不再做染色質(zhì)研究，主要是因為做染色質(zhì)研究需要有充足的資金支持和實驗室”。當謝克曼教授電話通知里士滿教授獲得頂科協(xié)獎時，里士滿教授正好處在他所說的“非”科研模式中。“當時我在船上，停靠在巴拿馬西側(cè)的太平洋上，正準備開始上第一節(jié)沖浪課?！碑敨@悉得獎后，他表示會研究最新的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測技術(shù)，對蛋白質(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，在分子生物學領(lǐng)域佳作頻出。這位酷愛戶外運動的科學家把科研比作登山，在科研過程中，會遇到很多“假山頂”，“你想要登上科學的頂峰，就會選定一座山峰作為目標，但登頂之后發(fā)現(xiàn)，真正的山頂還未達到，在一座、兩座甚至三座‘假山頂’之后，還要再爬兩小時。”

“我始終認為，我的科學發(fā)現(xiàn)永遠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，有諸多大獎的珠玉在前、高峰為壑，這項年輕的科學大獎意欲登頂前路漫漫，但只要秉承對基礎(chǔ)科學的熱愛與執(zhí)著，在上海這座追逐科學之光的城市里，擁攬世界，就一定能走出驥路。

（來源：人民日報中央廚房-大江東工作室）

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