[记录诺贝尔奖125年]⑤下一项诺贝尔奖将诞生的未来科学前沿

Lee Sangyeop，韩国科学技术院特聘教授，在实验室查看微生物培养装置。这位开创系统代谢工程的教授近日强调，人工智能与合成生物学的结合正为科学发现和生物技术开辟新的可能性。韩国科学技术院供图

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1984年，美国加州大学伯克利分校研究团队制造了超导体微型电路，并验证微观世界的量子力学现象是否也会出现在宏观电路中。40年后的2025年，三人因“发现电路中的宏观量子力学隧穿和能量量子化”获得诺贝尔物理学奖。20世纪80年代的挑战性实验，成为21世纪超导量子信息技术的重要基础。

美国耶鲁大学教授Priyamvada Natarajan将创新性发现定义为“打开截至前一天甚至无法想象的领域”。她表示，这也是无法轻易断言未来诺贝尔奖将花落某位特定人物或某个领域的原因。如晶体管、信使核糖核酸、蓝色发光二极管等改变世界的重大发现，在首次出现时也未能准确预示其未来影响力。

近期，在未来科学前沿变化最快的领域之一是生命科学。如果说20世纪是揭示生命运行原理的“发现”时代，那么21世纪正迈向按照预期方向改变生物体功能的“设计”时代。其核心是通过重新设计生物体的基因和运行体系，创造新功能的合成生物学。

韩国科学技术院特聘教授Lee Sangyeop开创的系统代谢工程，是展现这一变化的代表性案例。系统代谢工程是在分析微生物分解营养物质并生成物质的过程后，重新设计其路径，从而构建生产目标化学品和燃料的“细胞工厂”的技术。结合人工智能后，可预测有前景的酶和代谢路径，再由研究人员通过实验加以验证，以提高生产效率。Lee Sangyeop表示：“人工智能与合成生物学的结合正在开启前所未有的可能性。重要的是，利用技术为人类创造何种价值。”

人工智能也正在演变为发现的主体。自2024年AlphaFold2获奖以来，将从提出假设、实验到结果分析串联起来的“自主实验室”正随着人工智能和机器人技术迅速发展。量子技术与核聚变也正朝着下一个突破迈进。量子领域已超越对超导电路现象的观测，进入稳定控制易受错误影响的量子比特并实现大规模扩展的阶段。

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持续70余年的核聚变研究，也已超越单纯实现反应成功的阶段，正通过解决等离子体长期稳定维持、可承受极端高温与中子辐射的材料等难题，探索能源范式转型。若这些难题取得根本性突破，可能带来物理学和材料工程领域的重要发现。

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目前尚无法得知未来诺贝尔奖得主会是谁，但发现的种子或许已在某间实验室中生长。韩国科学技术翰林院院长Jeong Jinho强调：“以挑选并培养特定人才来获得诺贝尔奖的方式存在局限。与其培养迅速答出他人设定问题答案的研究人员，不如培养能够提出迄今无人想到、具有价值议题的研究人员。”

韩国超导核聚变研究装置KSTAR内部产生高温等离子体的画面。要实现核聚变发电，必须制造可发生类似太阳内部核聚变反应的超高温等离子体，并使其长期稳定维持。KSTAR是研究此类等离子体控制技术的韩国核聚变研究装置。韩国聚变能源研究院供图

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