“中国科学院院长特别奖”(以下简称“院长特别奖”）是中国科学院（以下简称“中科院”）对在学研究生的最高奖励。获此殊荣的研究生应学业优异，在学期间取得具有重要学术价值的科研成果，或在理论上有较重要的创新和发展，或在技术上有较大的突破并获得显著的经济效益和社会效益，或在其他方面做出重要贡献。2022年度，中科院共评选出院长特别奖61名。本专栏，请跟随小编一起解读院长特别奖获得者的“科研秘籍”吧！
马越，中国科学院大学（以下简称“国科大”）2018级博士研究生，培养单位为中科院微生物研究所，2022年度院长特别奖获得者。在读期间，荣获国科大“三好学生”、“中国科学院微生物研究所所长特别奖”、中科院病原微生物与免疫学重点实验室“智飞杯”优秀研究生奖一等奖、“热心肠奖学金”基础研究（含药学）一等奖、并多次获得中科院微生物研究所研究生奖学金。博士期间，他主要从事人工智能与微生物组据结合的相关研究，主要工作发表在Nature Biotechnology（2022）、EBioMedicine（2022）、China CDC Weekly（2021）、Gut Pathogens（2019）等国际期刊上。其中，以第一作者及共同一作发表SCI论文共计6篇，2篇（1研究性论文，1综述论文）影响因子大于10,参与发表SCI论文共计11篇，影响因子10以上的论文共计5篇,并作为第二发明人申请获得专利一项。他所在的研究组成功将人工智能应用于识别新型抗生素药物。该工作在英国三大报纸之一的卫报（“The Guardian”）组织的专业评选中，被评为“2022年度十大科学故事”之一。
一、从“问题”到“课题”
由抗生素的滥用导致的抗生素耐药问题的产生，使其成为现代医学面临的严峻挑战之一。在近几十年来，产生抗生素耐药性的病原微生物持续增加。每年，在全球范围内耐药菌引发感染造成的死亡人数达到70万人。如果没有新的抗菌疗法，严重感染的发病率和死亡率将增加。抗菌肽(Antimicrobial Peptides，AMPs)作为解决抗生素耐药性的候选方案之一，具有不易产生抗药性、作用快速等优势。因此，开发出能够应对抗多重耐药菌的新型抗菌肽，缓解耐药问题迫在眉睫。
在读博开始前，马越想做的主要是关于肠道微生物组现存数据的挖掘分析工作。通过全面深入的文献调研，他发现，对于这一领域来说，存有海量数据，但仍然缺乏一些活性物质挖掘的工作。其次，在自然界中微生物是各种药物的主要来源之一，那么是否可以将现有的肠道微生物作为一个庞大的资源库，从中寻找具有抑菌活性的肽，用以解决微生物耐药的问题？为了将这样挖掘的工作进行更为高效的展开，他所在的研究组想到将更为先进的人工智能模型应用到相关的数据中进行研究。
二、行进中艰难，艰难中行进
科研并不是一条容易的道路，在这个过程中会遇到许多问题，面临些许困境。马越知道，选择将人工智能技术应用到肠道微生物组数据的挖掘和分析意味着今后的科研工作不仅对微生物学知识的掌握要求高，也要掌握深度学习模型的相关知识。他坦陈，作为非人工智能专业的科研人员，在研究工作开展的前期阶段，最痛苦的就是从零开始学习人工智能相关的基础知识。“做科研不是单打独斗”，马越在不断积累、扎实学习基础知识的同时，积极主动地请教他人，在交流中进行学习。
在困难中学习，在挫折中收获意外之喜，是科研的常态。马越坦言“刚刚了解一个领域时并不知道哪些实验是必须的”。因为他并不清楚这个领域的实验具体有哪些，以及不同的实验方法是用来验证哪些问题。为了解决这一问题，马越在本领域的顶级学术期刊上找到了相关的文献，并将各文献的方法部分中对实验的描述都记录了下来。他还统计了一定时间内（如近5年）发表的相关文献中每个实验出现的次数。“这样能很快的了解哪些实验是必须的，哪些是可选的，并能清楚地得出各实验之间的共同点，以及各实验目的”，马越说。马越所在的研究组得到了预测能力较为优异的预测模型，却因没有成熟的实验验证能力而进入“停滞期”。这时，马越的导师王军研究员主动寻找所内已有相关技术的研究组并与其合作，为本研究组解决了实验验证这个棘手的难题。
三、潜心科研，贡献科技智慧
通过不断努力，马越所在的研究组利用机器学习的特点（大量快速判别）对存在于肠道微生物内的肽进行功能上的判别，选出具有抗菌潜力的肽进行了化学合成，得到的216条潜在抗菌肽中，经体外实验验证其中181条是真实具有抑菌活性的，其成功率远高于之前其它方式对抗菌肽的挖掘。同时，一次性发现上百条抗菌肽这也是在纳入了机器学习的跨领域研究方法之后才能达到的通量。相应的研究成果以研究论文的形式发表在Nature Biotechnology（最新影响影子为68.164），此类研究有望为人类目前面临的一些可怕的病原体威胁提供全新的潜在治疗药物，以克服细菌耐药这一难题。
四、甘坐“冷板凳”，追寻“科研梦”
“做科学研究的绝大部分时间都是在坐冷板凳，我们不会像明星一样光芒耀眼，粉丝满地，但我们要对自己的课题保有热情，无论这个课题是不是你愿意做的，要找到它让你燃的点，不要轻易的否定课题存在的价值” 。正如马越所说，科研是实实在在的事情，没有那么多石破天惊。特别是在最初阶段，科研人员总会经历平淡无奇且又漫长的日子，这时，保持初心显得尤为重要，脚踏实地，将“冷板凳”坐热才是每个科研人应该做的。
马越博士在肠道微生物研究的科研道路上不忘初心，勇毅前行，面向人民生命健康，不断贡献自己的力量。
