1575万美元！2023科学突破奖揭晓，AlphaFold、量子计算等突破斩获殊荣

来源：FUTURE远见

选编：FUTURE | 远见 闵青云

2022年9月22日，科学突破奖基金会宣布了2023科学突破奖（Breakthrough Prize）的获奖名单。科学突破奖有「科学界的奥斯卡」之称，它表彰在生命科学、基础物理学和数学方面的突破性成就。

2023年基础物理学突破奖——量子算法

Charles H. Bennett，IBM Thomas J. Watson 研究中心

Gilles Brassard，蒙特利尔大学

David Deutsch，牛津大学

Peter W. Shor，麻省理工学院

表彰他们在量子信息方面的奠基工作。

他们的研究为开发超安全通信和计算机奠定了基础，这些计算机有朝一日可能在某些任务上胜过传统计算机。

获奖人之一的Peter Shor是第一个潜在量子算法的开发者，他开发的算法为破解基于「分解质因数」的传统加密算法提供了可能。

未来，如果能基于量子计算机的强大算力，现有的加密算法原理和基础将会被彻底改写。

2023年数学突破奖

Daniel A. Spielman，耶鲁大学

对理论计算机科学和数学的突破性贡献，包括对谱图理论、Kadison-Singer 问题、数值线性代数、优化和编码理论。

2023年生命科学突破奖

今年生命科学的三个突破性奖项授予3个研究项目，有以下科学家获奖——开发了准确预测蛋白质结构的AlphaFold的Demis Hassabis和John Jumper，发现了嗜睡症原因的Emmanuel Mignot和Masashi Yanagisawa，发现了一种新的细胞组织机制的Clifford P. Brangwynne和Anthony A. Hyman。

研究项目一：AlphaFold - DeepMind

Demis Hassabis，DeepMind

John Jumper，DeepMind

因创造了预测地球上几乎所有已知蛋白质的3D结构的工具而获奖。用于开发一种深度学习 AI 方法，该方法可以根据氨基酸序列快速准确地预测蛋白质的三维结构。

研究项目二：Cell Organization

Clifford P. Brangwynne，普林斯顿大学，霍华德休斯医学研究所和海洋生物实验室

Anthony A. Hyman，马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所

用于发现由蛋白质和 RNA 相分离成无膜液滴介导的细胞组织的基本机制。

长久以来，科学家们一直以为，细胞内的大部分生理过程发生在由细胞膜包裹的细胞器里。

然而Anthony Hyman和Clifford Brangwynne的发现颠覆了这一认知。

他们发现了一种全新的物理原理，它可以在没有膜的情况下集中蛋白质和其他生物分子之间的细胞相互作用。

蛋白质和其它生物大分子可以通过相分离构成液体一样的凝聚体（condensates），就好像将油和水混在一起剧烈晃动可以在水中产生小油滴一样。这种凝聚体临时结构会受到保护，不受水状细胞内部分子混乱的影响。

研究项目三：Narcolepsy

Emmanuel Mignot，斯坦福大学医学院

Masashi Yanagisawa，筑波大学

发现嗜睡症是由一小部分脑细胞的损失引起的，这些脑细胞可以制造一种促进觉醒的物质，为开发治疗睡眠障碍的新疗法铺平了道路。

嗜睡症（nacrolepsy）是一种神经退行性疾病，Emmanuel Mignot和Masashi Yanagisawa博士的实验室各自的独立研究，共同指出了这一疾病病因的新理解。他们发现这一疾病的关键是一种称为食欲素（orexin）的蛋白，这种蛋白能够刺激多种导致觉醒的信号通路。人类嗜睡症的产生是由于免疫系统错误攻击生成食欲素的神经细胞，导致食欲素水平下降。

食欲素刺激多重促进觉醒的信号通路（图片来源：参考资料[2]）

Emmanuel Mignot和Masashi Yanagisawa博士的研究催生了多种靶向食欲素和食欲素受体的创新疗法。它们不但可以用于缓解嗜睡症的症状，还可以用于帮助睡眠。

2023年物理学新视野奖

1）David Simmons-Duffin，用于开发分析和数值技术以研究共形场理论，包括描述液体蒸汽临界点和超流体相变的理论。

David Simmons-Duffin，加州理工学院

2）Anna Grassellino，发现铌超导射频腔的主要性能增强，应用范围从加速器物理到量子器件。

Anna Grassellino，费米实验室

3）用于开发光学镊子阵列以实现对单个原子的控制，以应用于量子信息科学、计量学和分子物理学。

Hannes Bernien，芝加哥大学

Manuel Endres，加州理工学院

Adam M. Kaufman，JILA，美国国家标准与技术研究所和科罗拉多大学

Kang-Kuen Ni，哈佛大学

Hannes Pichler，因斯布鲁克大学和奥地利科学院

Jeff Thompson，普林斯顿大学

2023 年数学新视野奖

Ana Caraiani，伦敦帝国理工学院和波恩大学

对 Langlands 计划的各种变革性贡献，特别是与 Peter Scholze 合作研究 Shimura 品种及其应用的 Hodge-Tate 周期图。

Ronen Eldan，魏茨曼科学研究所和微软研究院

对于随机定位方法的创建，这导致了高维几何和概率方面的几个开放问题取得了重大进展，包括 Jean Bourgain 的切片问题和 KLS 猜想。

James Maynard，牛津大学和高等研究院

对解析数论的多项贡献，特别是对素数分布的贡献。

2023 年 Maryam Mirzakhani 新前沿奖

Maggie Miller，斯坦福大学和克莱数学研究所（普林斯顿大学博士 2020）

用于处理 4 维歧管中的纤维带结和表面。

Jinyoung Park，斯坦福大学（罗格斯大学博士 2020）

为解决有关阈值和选择器过程的几个主要猜想做出的贡献。

Vera Traub，波恩大学（波恩大学博士 2020）

因为近似的进步导致了经典的组合优化问题，包括旅行商问题和网络设计。

关于科学突破奖

科学突破奖是一项全球性科学奖项，由谷歌共同创始人Sergey Brin先生、俄罗斯企业家Yuri Milner与Julia Milner夫妇、Facebook共同创始人Mark Zuckerberg及Priscilla Chan夫妇、23andMe共同创始人Anne Wojcicki女士联合创建。今年，科学突破奖总计将颁发1575万美元奖金，支持科学家们致力于解决最重大和最基本的科学问题。

连续第十一年，被誉为「科学奥斯卡」的突破奖表彰世界顶尖科学家。每个奖项为 300 万美元，颁发给生命科学、基础物理和数学领域。此外，每年最多向职业生涯早期的研究人员颁发多达三个物理新视野奖、三个数学新视野奖和三个 Maryam Mirzakhani 新前沿奖。获奖者参加旨在庆祝他们的成就并激励下一代科学家的盛大颁奖典礼。作为仪式日程的一部分，他们还参加了一系列讲座和讨论。

图片信息来自BREAKTHROUGH PRIZE

参考资料：

[1] WINNERS OF THE 2023 BREAKTHROUGH PRIZES IN LIFE SCIENCES, MATHEMATICS AND FUNDAMENTAL PHYSICS ANNOUNCED. Retrieved September 22, 2022, from https://breakthroughprize.org/News/73

[2] Idorsia Company Presentation. Retrieved April 19, 2020, from https://www.idorsia.com/documents/com/fact-sheets-presentations/idorsia-company-presentation.pdf

[3] AlphaFold reveals the structure of the protein universe. Retrieved July 28, 2022 from https://www.deepmind.com/blog/alphafold-reveals-the-structure-of-the-protein-universe

--BREAKTHROUGH PRIZE、药明康德、新智元

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