AI贡献被过度高估？诺奖得主警告：面临4大挑战

全球掀起AI投资狂潮，对于AI带来的冲击，诺贝尔化学奖得主法兰克（Joachim Frank）敲响警钟，他接受《风传媒》独家专访时指出，“AI以辅助方式加速科学某些层面的发展，但AI的贡献被高估了。最严重的是，AI剥夺我们的创造力，对文化、文明将带来毁灭性的影响。”

法兰克出生于德国，在德国慕尼黑工业大学（TUM）取得物理学博士学位，目前任教于美国哥伦比亚大学，为结构生物学、生物物理学、化学生物学等跨领域专家。针对AI带来的冲击，他忧心忡忡指出，“AI资料中心对能源和水资源的需求令人震惊，与社区居民争夺资源，有些社区因此没有水可用，在美国与其他国家已引发争议，这将带来灾难。”

诺贝尔化学奖得主法兰克（Joachim Frank）应“台湾桥梁计画”访台，5月6日于台湾大学以“低温电子显微镜技术：分子医学和药物设计的新基础”（Cryo-EM, a new foundation for molecular medicine and drug design）为题发表演讲。“台湾桥梁计画”由台湾大学“宋恭源先生顶尖研究讲座”、世界和平基金会（International Peace Foundation）、中央研究院与多所国内学研机构联合推动。

法兰克开发一套演算法，为低温电子显微镜（cryo-EM）的关键影像处理技术，使科学家能够以原子解析度观察生物分子真实结构，将电子显微镜捕捉到的二维影像，透过计算重组，转为清晰的三维影像。这项技术使研究人员在接近自然生理状态下，观察蛋白质的动态变化，成为现代药物开发与生命科学研究的导航仪，于2017年与Jacques Dubochet, Richard Henderson共同获颁诺贝尔化学奖。

法兰克第一次来台是在1999年，距今已27年。这次是第二次访台，在台大发表演讲后，前往北一女中分享科学研究与人生智慧，并接受同学们提问。他接受《风传媒》独家专访时，畅谈学思历程、分享科学研究过程中遭遇的困难、对小说创作的热情，并对AI未来发展提出严正警讯，表达深切的忧虑。

生长于二次大战时期，熊熊烈火成为童年深刻记忆

法兰克于1940年出生于德国锡根市郊区（Weidenau/Sieg），那是铁矿开采、加工和制造的发源地。二次大战时，锡根成为盟军轰炸目标，1944年2月，当时他4岁，看见父母的家被炮弹击中毁坏，邻居房屋著火，熊熊烈焰成为童年深刻的记忆。

法兰克的父亲是位法官，家中客厅收藏一套珍贵的《迈耶百科词典》（Meyers Konversations-Lexikon），总共20册，每册约1000页，法兰克小时候几乎读遍这些百科全书。他从小对科学有兴趣，大约8岁时，在家中阳台下的角落进行各种实验，当时他还不知道什么是科学。

物理学家也能为生物学做出贡献？一份奖学金点燃法兰克的学术热情

为何投入生物物理学（biophysics）领域？法兰克指出，从大学毕业时，当时还没有生物物理学这门正式学科，他的考试成绩非常好，很幸运获得德国政府奖学金，德国学术基金会（German Academic Scholarship Foundation）对有特殊成就者给予奖励，这个奖学金对他有决定性的影响。以往，他在学校所学集中于物理，这项奖学金让他有机会接触生命科学领域的学生，参与分子生物学夏季工作坊，学习分子遗传学等，这些是全新的领域。

法兰克指出，“我非常感兴趣，物理学者可以对生物学做出贡献。我读大学时并不知道这些，而是到了1980年代，我才意识到我可以对生物学做出重大贡献，这是在我进行低温电子显微镜（cryo-EM）影像处理技术之后。大约在1980年，我意识到自己所从事的研究将以某种方式实现。”

         诺奖得主Joachim Frank表示，他从大学毕业时，当时还没有生物物理学这门正式学科。(蔡亲杰摄)

低温电子显微镜成为对抗癌症、心脏病与新冠病毒关键武器

法兰克演讲时提到，现代医学本质是“分子医学”，早期结构生物学在体外（in vitro）将分子分离，透过研究分子结构来设计药物。然而，生命并非静止，细胞内的分子如同精密的分子机器，在动态中执行各项生理功能。要理解这项复杂的分子运作，科学家需要能捕捉分子运作动态的强大工具。

低温电子显微镜成为对抗癌症、心脏病与新冠病毒的关键武器。法兰克指出，新冠疫情爆发初期，低温电子显微镜展现X射线无法企及的速度，协助科学家在非常短的时间内直接观测到新冠病毒刺突蛋白（Spike Protein）的结构，对疫苗开发与中和抗体的筛选发挥决定性作用，成为对抗新冠病毒的功臣之一。

在德国完成博士学位后，法兰克获得Harkness奖学金，赴美国从事博士后研究，在加州理工学院的喷射推进实验室（JPL）受到启发，后来著手研发低温电子显微镜的关键影像处理技术Spider，可以将电子显微镜捕捉到数千张不同角度二维影像，经过分类、整合，自动合成为三维影像。这项创新突破了传统电子显微镜的束缚，克服生物样本在电子束照射下容易受损的难题，也摆脱传统X射线晶体绕射技术耗费较长时间的限制。

研发创新方法曾遭质疑“太疯狂，永远不会成功”

研发低温电子显微镜影像处理技术过程中遭遇的最大困难？法兰克指出，低温电子显微镜的样本筹备主要是Jacques Dubochet的发明，而自己的贡献主要在单粒子重构的数学基础与运算技术，这些研发甚至在低温电子显微镜样本筹备技术出现之前。

法兰克所研发的演算法，最初科学界多数认为不可行。他指出，研发低温电子显微镜影像处理技术面临多重困难，当时科学界缺乏了解与支持，他们不了解从单一分子取得结构的想法，他们一直聚焦于结晶，这与结晶学有关。他们甚至不了解没有结晶的结构。他们在会议上说，“这太疯狂了，永远不会成功。”

痛苦挣扎长达12年，感谢朋友与家人支持

法兰克的成功在于从多数人所忽略的地方寻找解决方案，不过，当时要取得科学界的认同，并不容易。他经历了很多挣扎，而且论文迟迟无法发表，后来发表在评等较低的期刊。他表示，“这段痛苦挣扎期长达10到12年。我感谢周遭许多相信我会成功的伙伴与朋友的支持，也感谢家人在情感上的支持，这些非常重要。他们的支持，帮助我度过最艰困的时刻。”

法兰克指出，直到2012年，能捕捉电子显微镜真实资讯的电子相机出现，比较确定能够达到原子解析度，大幅提升影像记录的品质。在此之前，录制的品质差。比较起来，这个困难算是比较小的。当一切准备就绪，电子显微镜发挥功能，取得高解析度影像，数学与运算技术也开发出来，只是影像录制的品质差，这种情况直到2012年才有所改变。

在多数人质疑下，为何有把握成功？法兰克表示，“整个技术依赖影像对齐能力，这些影像来自同一个分子，必须把所有影像对齐以获得较高解析度。可以估计，能否做到对齐以获得较高的解析度。透过粗略计算，可以知道能否成功。可以计算是否有足够的对比，以获得分子间较高保真度排列，这是一个问题。我与英国剑桥的同事所做的计算显示，这是可行的，因此我们非常有信心往前进。”

多才多艺，热爱科学研究也爱写小说和诗

多才多艺的法兰克，兴趣非常广泛，不仅热爱科学研究，也喜欢写小说、写诗，迄今已出版二本英文小说，目前正在进行第三本英文小说《Narcissus》，描述2060年的未来故事。他说，这些故事在心里已经累积数十年之久。此外，他擅长摄影，以独特视角捕捉日常生活中趣味横生的影像。

为何喜欢写小说？法兰克说，“我需要在生活中找到这样的平衡。如果有一段很长的时间忙于科学研究，我觉得不满足与不安，需要做些其他的事。”“我无法在生活和活动中获得满足，我需要做一些其他的事。”

遗传到父亲说故事的能力，法兰克能随时切换思考模式

法兰克的爸爸有说不完的故事。他回忆，爸爸比较放松，心情好的时候，经常分享许多故事，这些故事似乎瞬间就跑出来了，主要是亲戚、家族或是祖先的故事，这些故事互相关联，非常有趣，也有些是丑闻。他感觉自己也有类似的能力。

外界好奇，从事科学研究，生活这么忙碌，怎么会有空写小说？法兰克说，“自己拥有大量的小说材料，只要有空档时间，不需要暖身，即使只是短暂的10分钟、30分钟，可以很快进入状况开始写作，然后再回到现实生活。”

小说创作充满想像力，科学叙事讲求严谨分析，法兰克似乎有超能力，随时可以切换不同的思考模式。他表示，人类的大脑左右两边可以相互沟通，不同思考模式遵循不同的规则，一边是严肃、系统的、全球一致的；另一边较轻松，与文化密切相关，两种思考模式彼此相互影响。

身为严谨的科学家，法兰克把科学的精确观察应用在小说写作上。他指出，“小说创作可吸取科学的精确观察，这是我的小说写作风格。我的小说写作具有科学的精确性，而科学写作则吸取数千年文化中累积的隐喻，你可以从文章中看到视觉意像和隐喻。这些只是表达自我的方法的一部分。”

世界面临最大挑战？法兰克：气候变迁和AI生成式应用

世界面临的最大挑战？法兰克认为有四项，“包括气候变迁、丧失生物多样性、核武竞赛和AI生成式应用。科学的普世目标、语言和方法是解决这些问题的唯一途径，但目前问题在于科学无法对国内和国际政治产生足够的影响力。”

对于AI的冲击，法兰克敲响警钟。他指出，“AI是一个由上而下的发展，由企业加强给我们。AI以辅助方式加速科学某些层面的发展，但是它的贡献被高估了。AI对于医学诊断的贡献将会非常大，但是AI会剥夺我们的创造力，对于文化、文明将带来毁灭性影响。”

AI资料中心对能源和水资源的需求令人震惊。法兰克指出，“有些社区与AI公司签约，提供水资源给AI公司，换取金钱，结果社区却没有水可用，居民被迫减少洗澡次数。这个趋势不仅发生在美国，也发生在其他国家。我看到这一切正在发生，这是非常不负责任的作法。”

“AI带来危害，最严重是剥夺创造力，对文明带来破坏性影响。”法兰克指出，“AI剥夺人类的创造力，创造一致性，例如，Google的文字处理系统，对学生们写作提供建议，结果学生们的表达变得一致化，这无异扼杀了创造力。”

想留给世界什么？cryo-EM关键影像处理技术、整合艺术与科学

未来想留给世界什么？法兰克冷静地说，首先当然是低温电子显微镜的关键影像处理技术，这是毕生研究心血；其次是企图回到科学的人性面；接著是整合艺术与科学；最后则是鼓励年轻人勇敢对抗助长不公平的政权，例如目前在华盛顿特区的政府。

法兰克为美国国家科学院、美国艺术与科学院院士，科学与艺术在他的生活中扮演不可或缺的角色。他长期在《科学人文艺术期刊》（JOSHA）投稿，并应邀演讲，他呼吁，“以文艺复兴的精神整合科学、人文与艺术，强调科学、艺术与人文虽运用的方法不同，都是源自人类的智慧与创造力。”

未来想留给世界什么？诺奖得主Joachim Frank表示，包括低温电子显微镜的关键影像处理技术，这是毕生研究心血。（蔡亲杰摄）

鼓励年轻人勇敢对抗助长不公的政权，淘汰不适任国会议员

川普第二任期，政府机构掌权者不是凭能力，而是忠诚度。法兰克曾撰文指出，攸关国家未来最令人忧虑的任命是公共卫生与环境政策领域负责人，川普政府大幅删减疾病管制与预防中心（CDC）预算，美国退出世界卫生组织（WHO）和巴黎气候协定，反疫苗者成为最高机构领导人，科学和医学研究的经费遭到前所未见的削减，数百万人的生命面临更大危险。在文化领域，喜剧演员被政府威胁噤声，电视新闻网也被恐吓支付大笔款项给总统，公共政策被煽动家和社群媒体操弄。他呼吁，“在这个情况下，数百年来培养批判性思考、挑战权威的大学，必须坚定地抵抗威权。”

川普政府把目标对准大学且敌视科学的作为，法兰克深感忧虑，而国会中多数似乎不够重视政府对大学、科学实验室等领域的干预对民主的真正威胁。他主张，“那些不听我们意见的国会议员，下一次选举应把他们淘汰。”

美国总统川普大砍科学研究预算与补助，冲击相当大。对于年轻科学人有何建议？法兰克直言，“年轻人可以去欧洲，或其他对科学仍然肯定与支持的国家，年轻科学家应该坚持下去，直到我们回复一个民主、遵守法治与具有功能的政府。”

天资聪颖、心思细密的法兰克，从大学到博士主修物理，学校毕业后跨入结构生物学、生物物理学，研发低温电子显微镜的关键影像处理技术，最后获得诺贝尔奖化学奖。他多才多艺，兴趣广泛，学习力超强，除了科学研究，他热爱艺文，利用研究空档写小说、写诗。他关心公共议题，正直感言，针对AI的冲击敲响警钟，并鼓励年轻人勇敢对抗威权，成为公共知识份子的典范。