존 점퍼가 딥마인드의 기둥이 되는 데 걸린 시간은 불과 1년이었습니다. 그는 박사과정을 졸업한 지 7년 만에 노벨상을 수상했고, 단백질 접힘의 새로운 시대를 열었습니다.

"저는 화학 분야에서 노벨상을 받을 확률이 10% 정도라고 생각했어요."존 점퍼는 수상 소식을 듣고 전화 인터뷰에서 미소를 지었다. 그의 말투에는 겸손함과 감정이 담겨 있었고, 이러한 영예 뒤에는 단백질 구조 예측 방식을 완전히 바꾸어 놓은 AlphaFold2가 가져온 과학 혁명이 있었습니다.

지금까지,190개국에서 200만 명이 넘는 사람들이 이 도구를 사용했습니다.이는 새로운 약물과 질병 연구의 개발을 가속화할 뿐만 아니라 기초 과학 탐구에 전례 없는 지원을 제공하여 생명 과학의 미래 발전에 큰 영향을 미칩니다.

언급할 가치가 있는 것은 다음과 같습니다.점퍼는 또한 지난 70년 동안 화학 분야에서 가장 어린 노벨상 수상자이기도 합니다.이 놀라운 영예는 그가 박사학위를 취득한 지 불과 7년 만에 수여되었으며, 과학적 탐구에 있어서 그의 재능과 힘을 입증했습니다.

점퍼가 10대 시절부터 과학에 큰 관심을 보였다는 점은 언급할 가치가 있습니다. 반 친구들의 눈에 이 "괴짜"는 처음에는 물리학을 선택했습니다. 그는 2011년에야 화학 연구 분야에 입문하였고, 점차 학제간 연구의 매력을 발견했습니다.

풀라스키 아카데미에서 학문적 계몽으로, '남의 아이'가 되다

점퍼의 학업 여정은 미국 아칸소주 노스리틀록에 있는 풀라스키 칼리지에서 시작되었습니다. 풀라스키 칼리지는 유연한 커리큘럼과 다양한 학습 스타일로 유명한 지역 기술 칼리지입니다. 이 대학은 80개 이상의 공인 과정을 제공합니다.학생들은 자신의 일정에 맞춰 수업을 구성할 수 있습니다.

이처럼 매우 자유롭고 역동적인 환경에서 점퍼의 호기심과 지식에 대한 갈증은 크게 자극되었습니다. 고등학교 시절 그는 과학 및 공학 동아리 활동에도 적극적으로 참여했을 뿐만 아니라, 풀라스키 아카데미의 수상 경력에 빛나는 모의 유엔 프로그램에도 참여했습니다. 그는 체스 동아리 활동도 했고, 학교 축구팀에서도 활약했습니다. 역동적이고 정적인 관심사와 취미의 조합은 점퍼의 팀워크 능력과 논리적 사고력을 보여준다고 할 수 있습니다.

점퍼는 최종학년에 진학한 후 공부에 더 집중하게 되었습니다.그는 빌 토피치 교수의 첫 번째 우등 논문 수업에 참여했습니다.그는 또한 "불량 국가를 위한 모델"이라는 제목의 논문을 썼는데, 이 논문은 국제 정치에 대한 그의 심오한 통찰력을 보여주었을 뿐만 아니라 학술 연구에 대한 그의 독립적인 사고를 반영하기도 했습니다.

점퍼는 풀라스키 아카데미에 다니는 동안 모든 AP 과목과 영예 과목을 수강했습니다.그는 물리학, 화학, 생물학, 수학, 사회과학 등 다양한 분야에서 뛰어난 성과를 거두었습니다.그는 곧 반 친구들의 눈에 우수한 학생이 되었습니다.

물리학에서 화학까지, 점퍼의 학제간 탐험 여정

점퍼는 풀라스키 아카데미를 졸업한 후, 과학 연구에 대한 열정을 가지고 물리학을 공부하기 위해 미국의 반더빌트 대학에 입학했습니다. 대학을 졸업한 후 그는 중요한 선택을 했습니다. 바로 학업적 꿈을 계속 추구하겠다는 것입니다. Marshall 장학금의 지원을 받아그는 이론 응집물질 물리학을 공부하기 위해 영국의 케임브리지 대학에 갔습니다.그는 2008년에 석사학위를 성공적으로 취득했습니다.

흥미로운 점은 점퍼가 물리학 박사학위를 취득하기 시작했을 때, 이것이 자신의 진정한 열정이 아니라는 것을 깨달았다는 것입니다. 그래서 그는 완전히 새로운 분야로 전향하여 DE Shaw Research에 과학 조수로 합류했습니다.그는 여기서 초저온 액체의 단백질 동역학 및 분자 동역학 시뮬레이션에 관한 연구를 수행합니다.3년간의 연구를 통해 그는 화학과 생물학의 가치를 깨닫게 되었을 뿐만 아니라, 이러한 학제적 분야에 대한 강한 관심을 갖게 되었습니다.

2011년에 점퍼는 시카고 대학교에 입학하여 이론 화학 석사 학위를 취득하기 시작했습니다. 그는 박사학위를 받기 위해 공부를 했고 마침내 2017년에 박사학위를 받았습니다.그의 대학원 논문 주제는 머신 러닝 방법을 사용하여 단백질 접힘을 연구하는 것이었습니다.제목은 "대단위 단백질 접힘 및 역학을 위한 엄격한 기계 학습을 활용한 새로운 방법"입니다.

점퍼 박사학위 논문:
https://knowledge.uchicago.edu/record/229?v=pdf

하지만 이 학제간 여정이 항상 순탄했던 것은 아닙니다. 점퍼는 "처음 시작했을 때는 화학에 대해 아무것도 몰랐어요. 전혀요."라고 회상합니다. "저는 전체 과목을 빨리 배워야 했고, 조수로 가르치고 있던 학부 일반화학 수업을 예정보다 일주일 일찍 마칠 수 있었습니다." 아마도 이런 인내와 끈기가 그가 마침내 물리학에서 화학으로의 훌륭한 전환을 이룰 수 있게 해주었을 것입니다.

점퍼는 박사 과정 동안 멘토인 토빈 소스닉과 칼 프리드의 공동 연구실에 합류하여 단백질 접힘에 관한 연구를 수행했습니다. 이 연구실의 독특한 점은 이론과 실험을 결합한 데 있습니다. 이를 통해 다양한 분야의 배경을 가진 팀이 모여 생물학, 화학, 물리학의 학제간 문제를 탐구합니다.

이러한 학습 경험을 통해 점퍼는 학제간 연구의 가치를 깊이 깨달았습니다. 그는 솔직하게 말했다:"다양한 분야의 전문가와 대화하고, 그들의 열정과 사고방식을 이해하면 더 많은 것을 배울 수 있습니다."

AlphaFold는 DeepMind의 중추가 되어 업계에 전설을 만들었습니다.

점퍼는 박사학위를 취득한 후 9개월 동안 소스닉 교수의 연구실에서 박사후 연구원으로 일했습니다. 2017년 말에 그는 구글 딥마인드에 합류했습니다.그곳에서 점퍼는 자신의 진정한 사명을 찾았습니다. 단백질 구조를 예측할 수 있는 인공지능 모델을 개발하는 것입니다. 이렇게 해서 AlphaFold 프로젝트가 탄생하게 되었습니다.

점퍼는 AlphaFold가 처음 설계되었을 당시 팀이 단 15명으로 구성되었다고 회상했습니다. 그와 그의 팀의 목표는 과학계를 오랫동안 괴롭혀 온 수세기 동안의 문제, 즉 단백질 접힘을 해결하는 것입니다. 1950년대에 안핀센 가설은 단백질의 아미노산 서열에 단백질의 고유 구조에 대한 모든 정보가 들어 있으며, 단백질의 고유 구조는 열역학적으로 가장 안정한 상태라고 제안했지만, 이 이론을 실제로 구현하는 것은 항상 어려운 일이었습니다. X선 결정학이나 핵자기 공명 분광법과 같은 전통적인 실험 방법은 정확하지만 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸립니다. Jumper와 그의 팀은 머신 러닝의 힘으로이 복잡한 작업을 알고리즘과 데이터의 충돌로 축소하는 것이 가능합니다.

점퍼는 DeepMind에 합류한 지 1년 후인 2018년에 AlphaFold 프로젝트의 책임자가 되었으며, 완전히 새로운 아키텍처로 시스템을 재설계하는 것을 목표로 했습니다. 같은 해, 알파폴드는 제13회 단백질 구조 예측 경진대회(CASP13)에 데뷔하여 자유모델링(FM) 경진대회에서 1위를 차지했습니다. 그 당시 알파폴드는 알파고의 뒤를 이어 딥마인드의 새로운 이름이 되었습니다.이는 또한 점퍼가 제출한 최초의 고득점 논문입니다.회사 내에서 확고한 입지를 구축하다.

2020년에 점퍼는 알파폴드2를 이끌고 다시 대회에 참여했습니다.CASP14에서 뛰어난 성능을 보이며 CASP 단백질 구조 예측 점수를 100점 만점에 92.4점으로 높였습니다.단백질의 진짜 구조와 실제 구조 사이의 차이는 단 하나의 원자 너비에 불과하며, 이는 과학자들이 50년 동안 고민해 온 문제를 해결했습니다. AlphaFold2는 한동안 단백질 구조 예측 분야에서 이정표가 되었고, 물리학 전공으로 시작한 점퍼는 업계에서 자신의 영향력을 계속 키워나갔습니다.

2021년 7월, AlphaFold2 관련 연구 논문과 오픈 소스 코드가 Nature에 공식적으로 게재되었습니다. Nature 관계자에 따르면 AlphaFold2는 출시 이후 50만 명이 넘는 연구자들이 사용했으며, 이를 기반으로 수천 편의 논문이 발표되었습니다. 본 논문의 첫 번째 저자로서,점퍼는 2021년 네이처에 의해 "과학계에서 가장 중요한 10인" 중 한 명으로 선정되었습니다.

2024년 5월, 점퍼와 그의 팀은 AlphaFold3를 출시했고, 이는 11월 11일에 공식적으로 오픈 소스로 공개되었습니다. 이전 세대에 비해 영향력이 크지는 않지만, 더 다재다능하고 더 이상 단백질에만 국한되지 않습니다. 또한 다른 생체고분자 및 소분자 리간드, 폴리머 변형, 단백질 및 그 복잡한 구조에도 사용할 수 있습니다.

현재,AlphaFold 데이터베이스에는 이미 수백만 개의 단백질 구조가 포함되어 있습니다.이는 세계 신약 개발, 질병 연구, 환경 과학에 중요한 도구가 되었습니다.

후광은 사라지고, 겸손과 헌신에 대한 과학적 믿음은 사라집니다.

점퍼와 데미스 하사비스는 단백질 구조 예측 분야에서 획기적인 공헌을 한 공로로 2021년 BBVA 재단 생물학 및 생물의학 분야 지식 최전선상, 2022년 와일리 생물의학상, 2023년 생명과학 분야 혁신상, 캐나다 가드너 국제상, 앨버트 라스커 기초 의학 연구상 등 수많은 국제상을 수상했습니다.

2024년은 점퍼의 인생에서 중요한 이정표가 되는 해입니다.그는 타임지가 선정한 2024년 AI 분야에서 가장 영향력 있는 100인에 선정되었을 뿐만 아니라, 올해 10월에는 데미스 하사비스, 데이비드 베이커와 함께 노벨 화학상을 수상하기도 했습니다. 점퍼는 지난 70여 년간 화학 분야에서 최연소 노벨상 수상자이며, 시카고 대학의 100번째 노벨상 수상자이자 대학 역사상 19번째 화학 분야 노벨상 수상자입니다.

이 최고의 영예에 직면해서도 점퍼는 존경스러울 정도로 겸손한 태도를 유지했습니다. 그는 "그때는 10%가 나올 가능성이 있다고만 생각했어요."라고 고백했습니다.

노벨상 조직위원회가 제공한 데이터 세트는 Jumper 팀의 작업이 광범위한 영향을 미쳤음을 명확하게 보여줍니다. "2020년 이후 190개국에서 200만 명이 넘는 사람들이 AlphaFold2를 사용했습니다." 이와 관련하여 점퍼는 이후 미디어 인터뷰에서 자신의 통찰력을 공유했습니다. "알파폴드에 대한 우리의 목표는 생물학 발전을 조금 더 빠르게 하는 것입니다. 이제 많은 사람들이 우리의 연구를 바탕으로 획기적인 결과를 만들어내는 것을 봅니다. 그들의 발밑에 어깨를 두르고 더 발전할 수 있도록 돕는 것은 매우 만족스러운 일입니다."

이 모든 영광의 뒤에는 점퍼의 꾸준한 겸손과 헌신이 있습니다.

그가 박사학위 과정 중에 작성한 코드는 오늘날에도 여전히 자주 사용됩니다. 그의 멘토인 소스닉은 다음과 같이 언급했습니다.“점퍼는 다른 사람들의 프로젝트에 시간과 지혜를 기꺼이 기부합니다.그는 여기 있는 동안 많은 논문에 공동으로 참여하여 그의 관대한 정신을 보여주었습니다." 그의 동료 학생은 심지어 솔직하게 이렇게 말했습니다. "박사 학위 논문의 전반부는 점퍼가 직접 지도했고, 후반부는 그의 박사 학위 연구의 연장이었습니다. 그가 없었다면 저는 박사학위를 받을 수 없었을 겁니다."

과학에는 끝이 없고 더 높은 목표만 있습니다.

오늘날 점퍼는 단백질 구조 예측 분야에서의 탁월한 공헌으로 많은 사람들의 마음속에 과학계의 우상이 되었습니다. 겸손과 헌신은 점퍼의 학업 경력 전반에 걸쳐 깔린 주제입니다. 팀에서 나누는 모든 토론, 모든 코드, 모든 아이디어는 그의 경외심과 과학에 대한 사랑으로 가득 차 있습니다. 그는 인터뷰에서 "제 꿈은 정말 유용한 일을 하는 것입니다"라고 말했고, "작은 문제가 큰 발견으로 이어질 수 있습니다."

미래에 대해 이야기하며 점퍼는 이렇게 말했습니다. "앞으로 무엇을 할지 말씀드리고 싶지 않아요. 자유롭게 바꾸고 싶거든요. 내일도 상황은 계속 변할 테고, 언제든 상황에 맞춰 적응해야 하니까요." 이런 솔직함은 학문의 자유에 대한 그의 견해를 보여줄 뿐만 아니라, 미지의 세계를 탐구하려는 그의 무한한 열정을 강조하기도 합니다.

"과학에는 끝이 없고, 오직 더 높은 목표만 있을 뿐이다." 점퍼는 이 문장을 자신의 행동으로 해석했고, 그의 이야기는 아직 끝나지 않았습니다. 우리는 DeepMind의 강력한 지원을 바탕으로 그가 새로운 전설을 창조할 수 있을 것이라고 믿을 만한 이유가 있습니다.

참고문헌:
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