接连在核聚变工程和算法设计领域取得突破,张诚并未沾沾自喜,反而对系统任务所引导的这种“跨界”
挑战产生了更浓厚的兴趣。
他渴望将自身理论能力的触角,伸向更陌生、更具颠覆性的领域。
这一次,他的目光越过熟悉的数理工程,投向了一片更为复杂的生命疆域——来自复旦大学的项目。
项目名称:基于物理原理的蛋白质折叠早期动力学过程建模与关键节点预测
牵头单位:复旦大学生物医学研究院、物理系
项目难点:蛋白质从线性肽链折叠成特定三维结构是生命科学的核心谜题之一。
现有计算模型(如分子动力学模拟)耗时极长,难以捕捉毫秒级以上的折叠早期过程;而简化模型又缺乏物理精度,无法准确预测折叠路径中的关键中间态与率限制步骤。
项目组试图构建一个兼顾计算效率与物理真实性的多尺度模型,但在连接不同尺度(全原子粗粒化)的物理参数传递,以及描述溶剂化效应与链内相互作用竞争的理论框架上陷入困境。
接触状态:项目负责人(复旦陈静宜教授,生物物理专家)态度审慎,邀请进行初步学术交流,强调生物学问题的特殊性。
与韩东升教授的直率热情不同,陈静宜教授在视频会议中展现出一种理科女性特有的严谨与冷静。
她身后书架上的大部头生物物理专着和屏幕上复杂的蛋白质结构图,无声地宣告着这个领域的深厚壁垒。
“张诚同学,你在数理领域的成就令人印象深刻。”
陈教授开门见山,语气平和但带着清晰的边界感,“但蛋白质折叠问题,本质上是一个生物化学问题。
它不仅仅需要漂亮的数学方程,更需要深刻理解生命分子在溶液环境中的化学变化行为,以及这些行为所承载的生物学功能意义。
我们目前遇到的困难,很大程度上源于物理模型的‘不贴身’。”
她详细阐述了项目组构建的多尺度模型遇到的困境:在从原子尺度向粗粒化尺度映射时,如何保留决定折叠路径的关键相互作用能?如何定量描述水分子环境(溶剂化效应)对肽链构象变化的动态影响,而不至于让计算量爆炸?
张诚认真聆听着,大脑飞运转。
他能理解其中的物理核心——这本质上是一个复杂软物质系统的统计物理和热力学问题,涉及自由能计算、随机过程和非平衡态物理。
但其中大量的生物学背景知识和特定术语,确实构成了不小的障碍。
“陈教授,我理解您的顾虑。”
张诚坦诚回应,“我对具体的生物学细节了解有限,但我相信,决定折叠路径的关键物理原理,最终可以通过适当的数学模型来捕捉和表达。
或许,我可以尝试从理论物理的角度,为你们的多尺度参数传递和溶剂化效应描述,提供一个更普适的数学框架?”
陈静宜教授沉吟片刻,点了点头:“很好的切入点。
我们确实需要跳出既有的模型修补思维。
这样吧,我给你一些我们目前模型的详细参数、失败的案例数据,以及相关的背景文献。
你可以尝试从你的角度提出看法。
一周后,我们可以再讨论。”
这次收到的资料包,比前两次更加庞大和复杂,充满了生物信息学的数据、分子动力学的轨迹文件以及各种专业术语。
张诚感受到了前所未有的压力。
这不仅仅是数学问题,更是对跨学科知识消化度和深度的巨大考验。
他几乎是以“恶补”
的姿态,一头扎进了生物物理的文献海洋。
白天,他研读蛋白质折叠的基本理论和现有模型;晚上,则专注于分析复