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全球攜手，共創(chuàng) AI 虛擬細(xì)胞新時代
全球攜手，共創(chuàng) AI 虛擬細(xì)胞新時代
在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下，人工智能（AI）正以前所未有的態(tài)勢滲透到各個領(lǐng)域，為科學(xué)研究帶來了諸多新的可能。2024 年 12 月 16 日，科技日報(bào)發(fā)布的一則消息引發(fā)了科學(xué)界的大量關(guān)注：美國斯坦福大學(xué)、基因泰克制藥公司和陳 - 扎克伯格基金會的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞》雜志上發(fā)表論文，呼吁全球攜手利用 AI 創(chuàng)建虛擬人類細(xì)胞。這一倡議猶如一顆投入平靜湖面的石子，激起了層層漣漪，為醫(yī)學(xué)研究和人類對自身生物學(xué)的認(rèn)知開辟了全新的方向。
AI 虛擬細(xì)胞，簡單來說，是一種由人工智能驅(qū)動的模型，其目標(biāo)是精細(xì)模擬人類生物分子、細(xì)胞，乃至組織的復(fù)雜行為。它就像是一個微觀世界的數(shù)字替身，能夠高度還原細(xì)胞層面的各種生命活動。這種合成細(xì)胞模型的出現(xiàn)，意義深遠(yuǎn)。它將幫助我們更深入地洞察健康人類細(xì)胞工作中化學(xué)、電學(xué)、力學(xué)以及其他力量和過程的復(fù)雜相互作用。在過去，由于細(xì)胞內(nèi)部機(jī)制的極端復(fù)雜性，許多奧秘一直深藏不露。而 AI 虛擬細(xì)胞有望成為一把鑰匙，解鎖這些謎團(tuán)，揭示導(dǎo)致細(xì)胞功能障礙或死亡的疾病根本原因。
或許，AI 虛擬細(xì)胞令人期待的功能之一，是能夠讓科學(xué)家在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而減少對細(xì)胞和生物體實(shí)驗(yàn)的依賴。傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)往往成本高昂、耗時長久，且可能面臨諸多倫理問題。有了 AI 虛擬細(xì)胞，情況將大為不同。疾病生物學(xué)家可以借助它模擬某些突變?nèi)绾螌⒔】导?xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)閻盒约?xì)胞，這對于深入理解疾病的發(fā)病機(jī)制以及開發(fā)針對性的治療方法至關(guān)重要。微生物學(xué)家也能夠通過 AI 虛擬細(xì)胞預(yù)測病毒對細(xì)胞乃至宿主身體的影響，為傳染病的防控提供有力支持。更為重要的是，醫(yī)生可以在患者的 “數(shù)字孿生體” 上測試治療方法，這將極大加速個性化醫(yī)療的進(jìn)程，讓患者能夠更快地獲得更適合自己的治療方案，實(shí)現(xiàn)更快速、更經(jīng)濟(jì)、更安全的醫(yī)療目標(biāo)。
然而，要實(shí)現(xiàn) AI 虛擬細(xì)胞這一宏偉愿景并非一蹴而就。論文中明確指出，AI 虛擬細(xì)胞需要實(shí)現(xiàn)三個關(guān)鍵目標(biāo)。其一，它必須具備讓研究人員創(chuàng)建跨物種和細(xì)胞類型通用表征的能力。不同物種和細(xì)胞類型之間存在著明顯差異，而一個強(qiáng)大的 AI 虛擬細(xì)胞模型需要能夠涵蓋這些多樣性，為全球的科研人員提供一個通用的研究平臺。其二，準(zhǔn)確預(yù)測細(xì)胞功能、行為和動態(tài)，并深入理解細(xì)胞機(jī)制是必不可少的。這要求 AI 虛擬細(xì)胞不僅能夠模擬表面現(xiàn)象，更要深入到細(xì)胞的重點(diǎn)運(yùn)作機(jī)制，從分子層面解讀生命活動。其三，AI 虛擬細(xì)胞要能在計(jì)算機(jī)上高效進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)假設(shè)并指導(dǎo)數(shù)據(jù)收集。通過這種方式，以遠(yuǎn)低于當(dāng)前的成本和速度擴(kuò)展虛擬細(xì)胞的能力，不斷完善和優(yōu)化模型。
實(shí)現(xiàn) AI 虛擬細(xì)胞面臨著巨大的挑戰(zhàn)，這絕非單個科研團(tuán)隊(duì)或國家能夠完成的任務(wù)。論文強(qiáng)調(diào)，這需要遺傳學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、醫(yī)學(xué)成像等多個領(lǐng)域的全球開放科學(xué)合作。全球?qū)W術(shù)界、工業(yè)界和非營利組織等利益相關(guān)方需要緊密攜手，發(fā)揮各自的優(yōu)勢。學(xué)術(shù)界擁有豐富的科研資源和前沿的理論研究成果，工業(yè)界具備強(qiáng)大的技術(shù)開發(fā)和轉(zhuǎn)化能力，非營利組織則可以在推動科學(xué)普及和促進(jìn)合作方面發(fā)揮積極作用。只有各方同心協(xié)力，才有可能創(chuàng)建出世界較早 AI 虛擬細(xì)胞。
值得注意的是，論文也發(fā)出了明確警告：任何有關(guān) AI 虛擬細(xì)胞的工作都有一個重要前提，即所得模型將不受限制地向整個科學(xué)界開放。這是確?？茖W(xué)研究公平、公正、大量發(fā)展的關(guān)鍵。AI 虛擬細(xì)胞作為一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)影響的科研成果，只有在全球科研人員的共同參與和完善下，才能發(fā)揮出的價值，為全人類的健康福祉做出貢獻(xiàn)。
在這個科技日新月異的時代，AI 虛擬細(xì)胞為我們展現(xiàn)了一幅令人憧憬的未來畫卷。通過全球攜手合作，我們有理由相信，在不久的將來，AI 虛擬細(xì)胞將從概念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，為醫(yī)學(xué)研究和人類健康帶來變革性的變化。讓我們共同期待這一偉大時刻的到來，見證全球科研力量匯聚所產(chǎn)生的巨大能量。
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