Es Dauerte Nur Ein Jahr, Bis John Jumper Zur Tragenden Säule Von DeepMind Wurde. Sieben Jahre Nach Abschluss Seines Doktorandenprogramms Erhielt Er Den Nobelpreis Und Leitete Eine Neue Ära Der Proteinfaltung Ein.

„Ich dachte, ich hätte nur eine 10%-Chance, den Nobelpreis für Chemie zu gewinnen.“John Jumper lächelte in einem Telefoninterview, nachdem er von der Auszeichnung erfahren hatte. In seinem Tonfall klangen Demut und Emotion, und hinter dieser Ehrung stand die wissenschaftliche Revolution, die durch AlphaFold2 ausgelöst wurde und die Art und Weise, wie Proteinstrukturen vorhergesagt werden, völlig veränderte.

Bis jetzt,Mehr als 2 Millionen Menschen aus 190 Ländern haben dieses Tool verwendet.Es beschleunigt nicht nur die Entwicklung neuer Medikamente und die Erforschung von Krankheiten, sondern bietet auch eine beispiellose Unterstützung für die wissenschaftliche Grundlagenforschung und hat damit tiefgreifende Auswirkungen auf die zukünftige Entwicklung der Biowissenschaften.

Es ist erwähnenswert, dassJumper ist außerdem der jüngste Nobelpreisträger für Chemie seit 70 Jahren.Diese bemerkenswerte Ehrung wurde ihm nur sieben Jahre nach seiner Promotion zuteil und stellte sein Talent und seine Stärke in der wissenschaftlichen Erforschung unter Beweis.

Es ist erwähnenswert, dass Jumper seit seiner Jugend ein starkes Interesse an der Wissenschaft zeigte. Dieser in den Augen seiner Mitschüler „Streber“ entschied sich zunächst tatsächlich für Physik. Erst 2011 stieg er in die Chemieforschung ein und entdeckte nach und nach den Reiz der interdisziplinären Forschung.

„Das Kind eines anderen“ werden, von der Pulaski Academy zur akademischen Erleuchtung

Jumpers akademische Laufbahn begann am Pulaski College in North Little Rock, Arkansas, USA, einem Community Technical College, das für seinen flexiblen Lehrplan und seine vielfältigen Lernstile bekannt ist. Das College bietet mehr als 80 akkreditierte Kurse an.Studierende können ihre Lehrveranstaltungen ihrem eigenen Zeitplan entsprechend gestalten.

In dieser äußerst freien und dynamischen Umgebung wurden Jumpers Neugier und Wissensdurst stark gefördert. In der High School war er nicht nur im Science and Engineering Club aktiv, sondern auch im preisgekrönten Model United Nations-Programm der Pulaski Academy. Außerdem war er im Schachverein aktiv und spielte für die Schule in der Fußballmannschaft. Man kann sagen, dass die Kombination aus dynamischen und statischen Interessen und Hobbys auch Jumpers Teamfähigkeit und logisches Denken zeigt.

Nach dem Beginn des letzten Schuljahres konzentrierte sich Jumpers Fokus mehr auf das Studium.Er nahm an der ersten Abschlussarbeitsklasse von Professor Bill Topich teil.Er verfasste außerdem eine Abhandlung mit dem Titel „Ein Modell für Schurkenstaaten“, die nicht nur seine tiefgreifenden Kenntnisse der internationalen Politik demonstrierte, sondern auch sein unabhängiges Denken in der akademischen Forschung widerspiegelte.

Während seiner Zeit an der Pulaski Academy belegte Jumper alle verfügbaren AP- und Honours-Kurse.Er hat hervorragende Ergebnisse in verschiedenen Bereichen erzielt, darunter Physik, Chemie, Biologie, Mathematik und Sozialwissenschaften.In den Augen seiner Klassenkameraden wurde er schnell zu einem Spitzenschüler.

Von der Physik zur Chemie, Jumpers interdisziplinäre Erkundungsreise

Nach seinem Abschluss an der Pulaski Academy schrieb sich Jumper an der Vanderbilt University in den USA ein, um Physik zu studieren, da er eine Leidenschaft für die wissenschaftliche Forschung hatte. Als er das College abschloss, traf er eine wichtige Entscheidung: Er wollte seinen akademischen Traum weiter verfolgen. Mit Unterstützung des Marshall-StipendiumsEr ging an die Universität Cambridge in England, um theoretische Festkörperphysik zu studieren.Seinen Masterabschluss schloss er 2008 erfolgreich ab.

Interessanterweise stellte Jumper fest, dass dies nicht seine wahre Leidenschaft war, als er begann, in Physik zu promovieren. Daher wandte er sich entschlossen einem völlig neuen Gebiet zu und begann als wissenschaftlicher Assistent bei DE Shaw Research.Hier forscht er zur Proteindynamik und zu molekulardynamischen Simulationen ultrakalter Flüssigkeiten.Diese dreijährige Arbeit ließ ihn nicht nur den Wert der Chemie und Biologie erkennen, sondern weckte auch sein starkes Interesse an diesen interdisziplinären Bereichen.

Im Jahr 2011 begann Jumper sein Studium an der University of Chicago mit einem Master-Abschluss in theoretischer Chemie. Er studierte bis zur Promotion und erhielt schließlich im Jahr 2017 seinen Doktortitel.In seiner Abschlussarbeit untersuchte er die Proteinfaltung mithilfe von Methoden des maschinellen Lernens.Der Titel lautet „Neue Methoden unter Verwendung rigorosen maschinellen Lernens für grobkörnige Proteinfaltung und -dynamik“.

Jumper-Doktorarbeit:
https://knowledge.uchicago.edu/record/229?v=pdf

Allerdings verlief diese interdisziplinäre Reise nicht immer reibungslos. „Als ich anfing, wusste ich nichts über Chemie, überhaupt nichts“, erinnert sich Jumper. „Ich musste den gesamten Kurs schnell lernen und habe es geschafft, den Chemie-Grundkurs, den ich als Assistent unterrichtete, eine Woche früher als geplant abzuschließen.“ Vielleicht war es diese Ausdauer und Beharrlichkeit, die ihm schließlich den brillanten Wechsel von der Physik zur Chemie ermöglichten.

Während seines Doktoratsstudiums schloss sich Jumper dem gemeinsamen Labor seiner Mentoren Tobin Sosnick und Karl Freed an, um Forschungen zur Proteinfaltung durchzuführen. Die Einzigartigkeit dieses Labors liegt in der Kombination von Theorie und Experiment, die ein Team mit multidisziplinärem Hintergrund zusammenbringt, um interdisziplinäre Fragen in Biologie, Chemie und Physik zu erforschen.

Dank dieser Lernerfahrung wurde Jumper der Wert interdisziplinärer Forschung deutlich bewusst. Er sagte offen:„Sie lernen mehr, wenn Sie mit Experten aus verschiedenen Bereichen sprechen und ihre Leidenschaften und Denkweisen verstehen.“

AlphaFold wird zum Rückgrat von DeepMind und schafft eine Legende in der Branche

Nach Abschluss seiner Promotion arbeitete Jumper neun Monate als Postdoktorand im Labor von Professor Sosnick. Ende 2017 wechselte er zu Google DeepMind.Dort fand Jumper seine wahre Berufung: die Entwicklung künstlicher Intelligenzmodelle, die die Proteinstruktur vorhersagen können. So entstand das AlphaFold-Projekt.

Jumper erinnerte sich, dass das Team bei der Entwicklung von AlphaFold nur aus 15 Personen bestand. Das Ziel seines Teams besteht darin, ein Jahrhunderte altes Problem zu lösen, das die wissenschaftliche Gemeinschaft schon lange beschäftigt: die Proteinfaltung. Obwohl die Anfinsen-Hypothese aus den 1950er Jahren besagte, dass die Aminosäuresequenz eines Proteins alle Informationen über seine native Struktur enthält und dass die native Struktur eines Proteins sein thermodynamisch stabilster Zustand ist, war die Umsetzung dieser Theorie in die Praxis immer eine Herausforderung. Herkömmliche experimentelle Methoden wie Röntgenkristallographie und Kernspinresonanzspektroskopie sind zwar genau, aber teuer und zeitaufwändig. Jumper und sein Team wussten, dass mit der Leistungsfähigkeit des maschinellen LernensEs ist möglich, diese komplexe Aufgabe auf die Kollision von Algorithmen und Daten zu reduzieren.

Ein Jahr nach seinem Eintritt bei DeepMind wurde Jumper 2018 Leiter des AlphaFold-Projekts mit dem Ziel, das System mit einer völlig neuen Architektur neu zu gestalten. Im selben Jahr gab AlphaFold sein Debüt beim 13. Protein Structure Prediction Competition (CASP13) und belegte den ersten Platz im Free Modeling (FM)-Wettbewerb. Zu dieser Zeit wurde AlphaFold nach AlphaGo zum neuen Aushängeschild von DeepMind.Dies ist auch die erste Arbeit, die Jumper mit hoher Punktzahl eingereicht hat.Um im Unternehmen Fuß zu fassen.

Im Jahr 2020 führte Jumper AlphaFold2 dazu, erneut am Wettbewerb teilzunehmen.Es zeigte eine hervorragende Leistung bei CASP14 und steigerte den CASP-Proteinstrukturvorhersagewert auf 92,4 (von 100 Punkten).Der Unterschied zwischen der wahren Struktur des Proteins und seiner tatsächlichen Struktur beträgt lediglich die Breite eines Atoms. Damit ist ein Problem gelöst, das Wissenschaftler seit 50 Jahren beschäftigt. Eine Zeit lang wurde AlphaFold2 zu einem Meilenstein auf dem Gebiet der Proteinstrukturvorhersage und Jumper, der ursprünglich Physik studiert hatte, baute seinen Einfluss in der Branche weiter aus.

Im Juli 2021 wurden AlphaFold2-bezogene Forschungsarbeiten und Open-Source-Codes offiziell in Nature veröffentlicht. Laut Angaben von Nature wurde AlphaFold2 seit seiner Veröffentlichung von mehr als 500.000 Forschern verwendet und es wurden Tausende von Artikeln auf seiner Grundlage veröffentlicht. Als Erstautor des PapiersJumper wurde von Nature als eine der „Top Ten Important People in Science“ des Jahres 2021 aufgeführt.

Im Mai 2024 brachten Jumper und sein Team AlphaFold3 auf den Markt, das am 11. November offiziell als Open Source freigegeben wurde. Obwohl sein Einfluss nicht so groß ist wie der der vorherigen Generation, ist es vielseitiger und nicht mehr auf Proteine beschränkt. Es kann auch für andere Biopolymere und kleine Molekülliganden, Polymermodifikationen sowie Proteine und ihre komplexen Strukturen verwendet werden.

derzeit,Die AlphaFold-Datenbank enthält bereits Millionen von Proteinstrukturen.Es ist zu einem wichtigen Instrument für die weltweite Entwicklung neuer Medikamente, die Erforschung von Krankheiten und die Umweltwissenschaften geworden.

Der Heiligenschein verblasst, und der wissenschaftliche Glaube an Demut und Hingabe

Für ihre bahnbrechenden Beiträge auf dem Gebiet der Proteinstrukturvorhersage haben Jumper und Demis Hassabis zahlreiche internationale Auszeichnungen erhalten, darunter den BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award in Biologie und Biomedizin 2021, den Wiley Biomedical Sciences Award 2022, den Breakthrough Prize in Life Sciences 2023, den Canada Gairdner International Award und den Albert Lasker Basic Medical Research Award.

2024 markiert einen wichtigen Meilenstein in Jumpers Leben.Er wurde nicht nur vom Time Magazine zu einem der 100 einflussreichsten Menschen im Bereich der KI im Jahr 2024 gewählt, sondern gewann im Oktober dieses Jahres zusammen mit Demis Hassabis und David Baker auch den Nobelpreis für Chemie. Als jüngster Nobelpreisträger für Chemie seit über 70 Jahren ist Jumper zugleich der 100. Nobelpreisträger der Universität Chicago und der 19. Nobelpreisträger für Chemie in der Geschichte der Universität.

Angesichts dieser höchsten Ehre behielt Jumper eine bewundernswert bescheidene Haltung. Er gab zu: „Damals hatte ich nur das Gefühl, dass ich eine Chance auf 10% hatte.“

Eine Reihe von Daten, die vom Organisationskomitee des Nobelpreises bereitgestellt wurden, verdeutlicht die weitreichenden Auswirkungen der Arbeit des Jumper-Teams: „Seit 2020 haben mehr als 2 Millionen Menschen in 190 Ländern AlphaFold2 verwendet.“ In diesem Zusammenhang teilte Jumper seine Erkenntnisse in einem anschließenden Medieninterview mit: „Unsere Arbeit an AlphaFold soll den biologischen Fortschritt beschleunigen. Ich sehe jetzt, dass viele Menschen auf der Grundlage unserer Arbeit bahnbrechende Ergebnisse erzielt haben. Es ist sehr erfreulich, ihnen dabei eine Schulter zur Seite stehen und sie dabei unterstützen zu können, weiterzugehen.“

Hinter all diesem Ruhm stehen Jumpers beständige Bescheidenheit und Hingabe.

Der Code, den er während seiner Doktorarbeit schrieb, wird noch heute häufig verwendet. Sein Mentor Sosnick erwähnte:„Jumper ist sehr bereit, Zeit und Wissen in die Projekte anderer Leute einzubringen.Während seines Aufenthalts hier arbeitete er an vielen Arbeiten mit und stellte damit seine Großzügigkeit unter Beweis.“ Sein Kommilitone sagte sogar freimütig: „Die erste Hälfte meiner Doktorarbeit wurde von Jumper selbst betreut, während die zweite Hälfte eine Erweiterung seiner Doktorarbeit war. Ohne ihn hätte ich die Promotion nicht abschließen können.“

Die Wissenschaft hat kein Ende, nur höhere Ziele

Heute ist Jumper aufgrund seiner herausragenden Beiträge auf dem Gebiet der Proteinstrukturvorhersage in den Herzen vieler Menschen zu einem wissenschaftlichen Idol geworden. Bescheidenheit und Hingabe prägen Jumpers gesamte akademische Laufbahn. Jede Diskussion, jede Codezeile und jede Idee, die er im Team hat, ist erfüllt von seiner Ehrfurcht und Liebe zur Wissenschaft. Wie er im Interview sagte: „Mein Traum ist es, etwas wirklich Nützliches zu tun“ und „Kleine Probleme können zu großen Entdeckungen führen.“

Über die Zukunft sagte Jumper: „Ich möchte Ihnen nicht sagen, was ich als Nächstes tun werde, weil ich die Freiheit haben möchte, es zu ändern. Morgen werden sich die Dinge ständig ändern, und Sie müssen sich jederzeit darauf einstellen.“ Diese Offenheit zeigt nicht nur seine Ansichten zur akademischen Freiheit, sondern unterstreicht auch seine grenzenlose Leidenschaft für die Erforschung des Unbekannten.

„Die Wissenschaft hat kein Ende, nur höhere Ziele.“ Jumper hat diesen Satz mit seinen Taten umgesetzt und seine Geschichte ist noch lange nicht zu Ende. Wir haben Grund zu der Annahme, dass er mit der starken Unterstützung von DeepMind möglicherweise eine neue Legende schaffen kann.

Quellen:
1.https://blog.pulaskiacademy.org/pa-alum-john-jumper-wins-nobel
2.https://www.nature.com/immersive/d41586-021-03621-0/index.html
3.https://www.youtube.com/watch?v=q3TqNxeI4CA&t=393s
4.https://news.uchicago.edu/story/how-accidental-chemist-honed-his-approach-uchicago-way-nobel-prize
5.https://www.youtube.com/watch?v=4EAqrl8LnIg