諾獎成果進“考題”,這場超算競賽有何考量?
來源:光明網
光明網記者戰釗
如果請你爲一場超算競賽設計考題,你會出什麼題?
2025 ASC世界大學生超級計算機競賽(ASC25)給出的題目是——任務一(AlphaFold3賽題):要求參賽隊伍基於組委會提供的氨基酸序列,在不同計算平臺上運行和優化AlphaFold3結構預測代碼;
任務二(RNA賽題):RNA甲基化修飾位點檢測,要求參賽隊伍對RNA分子上一種特殊的化學修飾(m5C)的位點檢測的計算流程和性能進行優化。
其中,AlphaFold是2024年諾貝爾化學獎的獲獎成果,通過人工智能技術給蛋白質結構預測帶來了革命性的飛躍;mRNA疫苗技術是2023年諾貝爾生理學或醫學獎獲獎成果,核苷鹼基修飾的發現促成了mRNA疫苗誕生。
1月15日,2025 ASC世界大學生超級計算機競賽在北京啓動,人工智能如何改變科技進步和產業變革的範式?又對未來人才培養帶來了哪些機遇與挑戰?光明網記者採訪了相關領域專家。
AI驅動生命科學研究新範式
衆所周知,AI成爲2024年諾貝爾獎最大的贏家。有一個AI大模型,它能準確預測人體中上億個蛋白質的結構,而且,其精準性達到了冷凍電子顯微鏡的觀測水平——它就是Alphafold,谷歌旗下公司DeepMind創建的基於深度學習的人工智能測序式模型。
中國科學院北京基因組研究所(國家生物信息中心)研究員劉肇祺指出,“在技術革命的推動下,生命科學研究已經進入一個需要依賴計算數據驅動的全新階段。”
他以腫瘤治療爲例指出,“從傳統的治療手段,比如手術切除、放化療、到靶向治療和免疫治療,癌症病人的死亡率在一定程度上持續降低。這些治療手段的不斷進步,實質上源自於觀測技術和測序技術的革新,導致了我們對癌症機制認識維度的不斷提升來決定的。新一代的測序技術產生了海量的癌症多組學數據,爲我們更加深入地觀察和理解腫瘤提供了前所未有的視角和機遇。”
蛋白質設計新技術讓人類有能力去挑戰任何類型的靶點,爲人類攻克各類疾病帶來希望。在這個過程中,深度學習和人工智能起到了引領性的作用,AlphaFold的誕生改變了傳統的認知,顛覆了以往靠蛋白質結晶那種費時費力的科研範式。
據統計,已知氨基酸順序的蛋白質分子有1.8億個,但三維結構信息被徹底看清的還不到0.1%。同時,設計蛋白質並非易事,假設要設計一個由100個氨基酸組成的蛋白質,每一種氨基酸又有20種可能,那麼氨基酸序列總數高達20的100次方。
AlphaFold3 的出現代表了人工智能科學向前邁出的重要一步。百圖生科技術副總裁張曉明表示,過去生命科學領域積累了海量的多組學未標註數據。隨着大模型的出現,有了預訓練方式,讓我們得以對這些未標註數據進行挖掘,帶來了從模型訓練到蛋白質設計的範式變化。
他也提到,生命科學+AI具有廣闊的發展空間,但是從基礎大模型到產業最終落地,中間還有很長的路要走,這條路充滿挑戰。
“AI+X”對未來人才培養的啓示
“AI for Science鋪天蓋地,雖然大學裡有人工智能的課程,但只是簡單的模型、算法,跟實際應用差別很大,可能有巨大的鴻溝。”ASC競賽組委會委員劉羽告訴記者,在“AI+X”的背景下,教育領域存在知識老化的問題,對高校提出了很大挑戰。
ASC競賽可以搭建一個學習交流的平臺,讓同學們知道在學校裡學的基礎知識,比如AI背後的數學邏輯是怎麼起作用的,又是怎麼和產業界和科學界結合起來的。“無論在科研上,還是在實際的工業生產和應用上,ACS起到了推動應用落地的作用。”
據悉,ASC超算大賽迄今已舉行至第十二屆,本屆ASC大賽吸引了全球300多支高校隊伍報名參賽,大賽採用“預賽+決賽”雙賽制,5月10日—14日將在青海大學進行總決賽。
劉羽強調,人工智能很重要,落地方向很多,但是萬變不離其宗的是它的基礎——數學、物理。“如果只看到現在人工智能輝煌燦爛的成果,而忽視了科學的‘地基’,那麼它在面向應用的時候可能是不牢固的,只知其一不知其二。”
他建議同學們應加強基礎科學的學習,而不僅僅是掛在口頭的“人工智能”。要把人工智能背後底層的數學物理知識扎牢紮實,走到哪裡都不怕。
張曉明認爲,現在企業裡解決的問題,已經與行業和國際接軌,需要快速學習行業前沿問題,並在此基礎之上提出更底層的創新,才能在競爭中佔據一席之地。從企業視角來看,快速學習能力、勇於創新的精神,以及對交叉學科的認知探索,會成爲下一代科技領軍人物比較強的特質。
麥肯錫最新報告顯示,到2030年,中國對AI專業人才的需求預計將達到600萬,而人才缺口可能高達400萬。AI人才培養的重要性不言而喻。作爲全球規模最大的超算競賽,ASC以科技競賽爲手段、以前沿應用爲導向,持續推動青年人才培養。
作爲ASC25總決賽東道主,青海大學計算機學院院長翟季冬教授表示,ASC競賽有幾個重要特點,包括強實踐、強交叉、強創新。他認爲,此次大賽總決賽選址青海大學,將對青海綠色算力發展起到促進作用,也是對青海大學計算機人才培養的認可和激勵。