以醫(yī)學(xué)為例

中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊 科學(xué)研究范式正處在巨大的轉(zhuǎn)變時(shí)期?？茖W(xué)范式轉(zhuǎn)移的前提是，原有的范式已不能滿足人們對(duì)科學(xué)技術(shù)的需求，或者現(xiàn)有的理論之間沖突頻出。揭示物質(zhì)本質(zhì)、宇宙起源、生命本質(zhì)是當(dāng)今人類面臨的三大科學(xué)難題。筆者認(rèn)為，揭示上述三大科學(xué)難題之核心是揭示生命物質(zhì)和非生命物質(zhì)演變的四維空間運(yùn)行規(guī)律，解析能量-信息在其中的網(wǎng)絡(luò)傳遞機(jī)制。以基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等系統(tǒng)生物學(xué)為代表的生命科學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步為醫(yī)學(xué)在生物大分子、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞、細(xì)胞間連接、組織、器官、系統(tǒng)和整體的諸多層面系統(tǒng)解析各生物分子、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)、各細(xì)胞之間的網(wǎng)絡(luò)化關(guān)聯(lián)關(guān)系提供了可能。系統(tǒng)研究組織、器官、細(xì)胞及細(xì)胞內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)行使功能的時(shí)相性變化規(guī)律，可獲得海量的生命活動(dòng)數(shù)據(jù)，以及由這些數(shù)據(jù)衍生而來(lái)的新知識(shí)；并可將這些數(shù)據(jù)和知識(shí)轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，再通過(guò)信息科學(xué)技術(shù)模擬、復(fù)現(xiàn)或再現(xiàn)相關(guān)生命活動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)化過(guò)程，解密生命活動(dòng)的本質(zhì)。因此，生命科學(xué)與以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等為代表的信息科學(xué)技術(shù)深度融合，是研究范式的轉(zhuǎn)變，其從根本上促進(jìn)了生命科學(xué)研究的進(jìn)步。然而，目前生命科學(xué)研究卻遇到了困境。以醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?yàn)槔?，由于人類?duì)生命活動(dòng)本質(zhì)規(guī)律的認(rèn)知不足，對(duì)大多數(shù)疾病的研究和治療方面并沒有大的突破。人類疾病模型仍然是以模式動(dòng)物為基礎(chǔ)。但是，動(dòng)物疾病模型的發(fā)病過(guò)程、病理機(jī)制、發(fā)病狀態(tài)和愈后康復(fù)等與真實(shí)的人體環(huán)境存在較大差異。因此，以動(dòng)物模型研發(fā)的新藥中相當(dāng)一部分的治療效果并不明顯。這是我們必須正視和亟待解決的科學(xué)問(wèn)題。

醫(yī)學(xué)面臨的困境

隨著生命科學(xué)研究的發(fā)展，很多醫(yī)學(xué)難題迎刃而解，人類健康水平得到極大提高，疾病譜也隨之發(fā)生改變。然而，由于未能從整體上系統(tǒng)揭示生命的本質(zhì)和演化規(guī)律，老病未解而新病又不斷出現(xiàn)仍是臨床醫(yī)學(xué)必須面對(duì)的現(xiàn)狀。盡管過(guò)去的?1?個(gè)多世紀(jì)里現(xiàn)代醫(yī)學(xué)得到了快速發(fā)展，但對(duì)人的整體生命活動(dòng)規(guī)律的認(rèn)知還停留在局部或碎片化階段，一些新發(fā)現(xiàn)仍是在“盲人摸象”。

過(guò)度依賴還原論方法使臨床醫(yī)學(xué)進(jìn)步緩慢。對(duì)大多數(shù)疾病尤其是慢性疾病的認(rèn)知和治療，即使在后基因組時(shí)代的今天也還沒有實(shí)質(zhì)上的突破與進(jìn)步。2013?年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者沃森宣稱：多年來(lái)，通過(guò)基因序列治療癌癥或其他疾病的嘗試是“沒價(jià)值的”。由于受還原論的深度影響，過(guò)度依賴基因?qū)用娴闹委熯x項(xiàng)，把某些點(diǎn)或局部的變化認(rèn)為是孤立的因素，忽視了任何疾病都是系統(tǒng)性問(wèn)題的疾病本質(zhì)屬性。因此，現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)對(duì)一些疾病的治療總體上甚至退步了，而治療費(fèi)用卻在大幅增加。例如，過(guò)度依賴化學(xué)藥或生物制劑單純對(duì)腫瘤細(xì)胞的單靶向治療，其結(jié)果是易發(fā)生耐藥，不能從系統(tǒng)和整體上解決腫瘤疾病問(wèn)題。筆者認(rèn)為，治療腫瘤疾病應(yīng)采取多靶向系統(tǒng)性干預(yù)和調(diào)節(jié)的機(jī)制：對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行靶向干預(yù)；對(duì)腫瘤細(xì)胞賴以生存的微環(huán)境進(jìn)行多靶向干預(yù)；用系統(tǒng)調(diào)節(jié)的手段恢復(fù)腫瘤病人的機(jī)體穩(wěn)態(tài)。

醫(yī)學(xué)研究缺乏公理體系和數(shù)學(xué)計(jì)算。一般來(lái)講，建立在受控實(shí)驗(yàn)所得到的公理之上的自然科學(xué)，具有可計(jì)算、可驗(yàn)證和公理性；然而，建立在結(jié)構(gòu)學(xué)、功能學(xué)和生物實(shí)驗(yàn)觀察之上的醫(yī)學(xué)，所獲的觀察結(jié)果大多尚未實(shí)現(xiàn)數(shù)理邏輯上的公理化。在很大程度上，醫(yī)學(xué)研究還沒有吸納計(jì)算醫(yī)學(xué)的研究方式，無(wú)法透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)。例如，借助?DNA?雙螺旋只能觀測(cè)基因結(jié)構(gòu)二維構(gòu)象的變化，卻無(wú)法揭示更高維度的內(nèi)在分子互作方面的數(shù)理邏輯關(guān)系。

一些新方法運(yùn)用無(wú)法從根本上改變醫(yī)療現(xiàn)狀。盡管當(dāng)前化學(xué)制藥技術(shù)得到了極大提升，但現(xiàn)代藥學(xué)仍然停留在利用天然的和化學(xué)合成的物質(zhì)治療疾病的傳統(tǒng)時(shí)代，這對(duì)人體生命活動(dòng)和穩(wěn)態(tài)改善有限。當(dāng)前流行的微創(chuàng)治療，其本質(zhì)仍是一種外科手術(shù)，即以丟掉某些組織為代價(jià)來(lái)治療疾病。當(dāng)前所謂的互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)、人工智能醫(yī)學(xué)并未實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)與信息科學(xué)的真正融合，僅僅是信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的簡(jiǎn)單應(yīng)用。

生命領(lǐng)域研究應(yīng)聚焦三大科學(xué)問(wèn)題

生命領(lǐng)域的研究不能僅局限于用先進(jìn)的觀測(cè)手段揭示亞細(xì)胞水平或分子水平的微觀結(jié)構(gòu)——這些被發(fā)現(xiàn)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)并不能表征生命的微觀動(dòng)態(tài)過(guò)程。一定的組織結(jié)構(gòu)必定為執(zhí)行一定的功能所存在。細(xì)胞、亞細(xì)胞或分子水平的微觀生命活動(dòng)，是基于一定的結(jié)構(gòu)存在所表征的結(jié)構(gòu)間系統(tǒng)互作，并以這種互作行使一定功能的時(shí)空變化動(dòng)態(tài)過(guò)程。因此，要建立新的科學(xué)范式來(lái)研究生命領(lǐng)域的三大基本科學(xué)問(wèn)題。

解析人體細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)。細(xì)胞是生命體的核心單元，人體是由約?37?萬(wàn)億—40?萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞構(gòu)成的復(fù)雜巨系統(tǒng)。隨著微流控細(xì)胞分離、單細(xì)胞?DNA/RNA?測(cè)序、細(xì)胞原位分析、質(zhì)譜流式細(xì)胞分析等技術(shù)的出現(xiàn)與成熟，通過(guò)單細(xì)胞分析可獲得包括?DNA?序列、RNA序列、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及其在細(xì)胞中的空間位置等相關(guān)的海量數(shù)據(jù)。我們可以用生物信息學(xué)方法對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、篩選以建立細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)，解析構(gòu)成人體的全部細(xì)胞內(nèi)的可視化結(jié)構(gòu)，并依據(jù)結(jié)構(gòu)和功能對(duì)全部細(xì)胞進(jìn)行分類。如果只通過(guò)細(xì)胞外部形態(tài)表征差異來(lái)分類，人體的細(xì)胞譜系和類型只有?200—300?種，但如果用人類細(xì)胞圖譜分析技術(shù)，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)?10?000?種以上的細(xì)胞譜系和類型。

揭示人體微觀結(jié)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。在許多情況下，轉(zhuǎn)錄水平本身不足以預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的表達(dá)水平，以及解釋基因型與表型的關(guān)系。因此，要以復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)的整體論作為方法論，探索在生物分子、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞、組織、器官等層級(jí)結(jié)構(gòu)之間的相互作用中“涌現(xiàn)”出的新屬性，并系統(tǒng)揭示它們之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。例如，在細(xì)胞內(nèi)的半膠體狀態(tài)下生物大分子之間以布朗運(yùn)動(dòng)的形式進(jìn)行的適配性結(jié)合，應(yīng)該是定向性的運(yùn)動(dòng)，并不是無(wú)序運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)接觸式偶遇性結(jié)合；因?yàn)槿绻呛笳撸瑢?huì)消耗更多的能量，這似乎不符合生物進(jìn)化的規(guī)律。筆者認(rèn)為，決定一定結(jié)構(gòu)的基因組?DNA?不只是決定分子間適配性結(jié)合的結(jié)構(gòu)學(xué)上的“基因”，同時(shí)也是決定分子做定向運(yùn)動(dòng)的能量-信息的“基因”?；蚪M?DNA?是發(fā)出定向“指令”的信息源，其通過(guò)發(fā)出信息指導(dǎo)核酸分子間完成適配性結(jié)合、轉(zhuǎn)錄和?tRNA?特異性攜帶氨基酸做定向轉(zhuǎn)運(yùn)。簡(jiǎn)言之，DNA?蘊(yùn)含著特定的指令信息，指導(dǎo)特定分子做定向“尋偶”運(yùn)動(dòng)，尋找相關(guān)的適配分子對(duì)象；并通過(guò)分子之間的適配機(jī)制，完成轉(zhuǎn)錄、修飾、翻譯、裝配過(guò)程。這些信息可能是?DNA?分子在拓?fù)洚悩?gòu)過(guò)程中發(fā)出的能量波。揭示這一重大科學(xué)問(wèn)題，有利于從微觀水平系統(tǒng)認(rèn)知生命健康、疾病的本質(zhì)，研發(fā)具有多靶向系統(tǒng)性調(diào)節(jié)和干預(yù)的有關(guān)健康管理、疾病預(yù)防和治療的新藥物和新技術(shù)。又如，冠狀病毒包膜結(jié)構(gòu)上有?3?種蛋白——刺突糖蛋白（S?蛋白）、小包膜糖蛋白（E?蛋白）和膜糖蛋白（M?蛋白），而且冠狀病毒中少數(shù)種類還有血凝素糖蛋白（HE?蛋白）。筆者認(rèn)為，這些蛋白分子并不是彼此孤立存在的，它們之間具有分子動(dòng)力學(xué)的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)關(guān)系，這是決定病毒活性、毒力、S?蛋白與宿主細(xì)胞受體親和力的分子動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)。當(dāng)囊膜上其他蛋白結(jié)構(gòu)的某些表位受到擾動(dòng)，可能也會(huì)通過(guò)拓?fù)渥儤?gòu)影響?S?蛋白的受體結(jié)合區(qū)域（RBD）的構(gòu)象變化，進(jìn)而影響其與宿主細(xì)胞受體的結(jié)合。這也許能夠解釋為什么新冠病毒滅活疫苗對(duì)?S?蛋白的?RBD?結(jié)構(gòu)已發(fā)生變異的變種病毒感染仍具有一定的保護(hù)作用。由此可見，揭示生物大分子結(jié)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系也是新藥研發(fā)的重大基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題。

探索人體微觀結(jié)構(gòu)及其功能的時(shí)相性變化規(guī)律。從受精卵形成到生命活動(dòng)結(jié)束的全生命周期內(nèi)，所有人體組織結(jié)構(gòu)及其功能均會(huì)發(fā)生時(shí)相性的演變。筆者認(rèn)為，探索生命物質(zhì)和非生命物質(zhì)演變的四維空間運(yùn)行規(guī)律，解析能量-信息在其中的網(wǎng)絡(luò)傳遞和轉(zhuǎn)換機(jī)制，是當(dāng)今人類面臨的核心科學(xué)問(wèn)題之一。生命的本質(zhì)目前被認(rèn)為是蛋白質(zhì)及其他生物大分子的同化作用和異化作用的對(duì)立統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。在此過(guò)程中，生物大分子以自我更新、自我復(fù)制、自我調(diào)節(jié)的方式維系生命整體活動(dòng)所表征的高智能、自組織、自穩(wěn)態(tài)，并進(jìn)行新陳代謝、自我修復(fù)、自我繁衍。對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)解析是認(rèn)知生命本質(zhì)的又一重大基礎(chǔ)研究，其揭示了隨時(shí)間變化而變化的生物大分子結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特征、瞬時(shí)屬性，以及由此而決定的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)，從而發(fā)現(xiàn)在不同基因結(jié)構(gòu)、不同健康狀況、不同生活方式和不同所處生活環(huán)境下人體生物大分子變構(gòu)，以及細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。因此，可采用密集數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的科學(xué)范式，挖掘隱藏于高維度、高通量等多維融合的生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中的新洞見，將生命實(shí)體模型轉(zhuǎn)換為數(shù)字模型，以生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù)，并以人工智能算法對(duì)模型進(jìn)行迭代、訓(xùn)練，從而輸出能夠再現(xiàn)逼近于真實(shí)生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的時(shí)相變化表征。

生命科學(xué)研究的方法論 

自然界沒有無(wú)局部的整體，也沒有無(wú)整體的局部。因此，探明任何復(fù)雜事物的本質(zhì)，都必須對(duì)其進(jìn)行剖析和簡(jiǎn)化；而要認(rèn)識(shí)事物發(fā)展的全過(guò)程、觀察事物的全貌，則必須對(duì)各個(gè)部分和細(xì)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)化、整體化整合。

生命體是攜帶能夠復(fù)制自己信息的結(jié)構(gòu)。生命科學(xué)是通過(guò)分子遺傳學(xué)為主的研究生命活動(dòng)規(guī)律、生命的本質(zhì)、生命的發(fā)育規(guī)律，以及各種生物之間和生物與環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)以人體的生理、結(jié)構(gòu)和疾病為主要研究對(duì)象，同時(shí)在還原論的指導(dǎo)下，注重結(jié)構(gòu)性的“實(shí)體”實(shí)驗(yàn)，以空間變化為主要觀察目標(biāo)；然而，但它卻無(wú)法同時(shí)獲得空間和時(shí)間上的病癥動(dòng)態(tài)變化、生命功能的能量和信息變化等的系統(tǒng)認(rèn)知。筆者認(rèn)為，蛋白質(zhì)及其他生物大分子同化和異化作用的對(duì)立統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，是生物大分子相互作用、代謝更新、變異信息傳遞的網(wǎng)絡(luò)化時(shí)相性演變過(guò)程。系統(tǒng)揭示這一復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)過(guò)程，研究疾病整體水平的系統(tǒng)發(fā)生機(jī)制，并在整體水平創(chuàng)新預(yù)防和治療方法，是醫(yī)學(xué)科學(xué)研究的重要方法論。簡(jiǎn)言之，揭示生命本質(zhì)，不能“只見樹木不見森林”，也不能“只見森林不見樹木”，而是要既“見樹木”，也“見森林”。

人體能量-信息傳遞的網(wǎng)絡(luò)化模型設(shè)想

人體能量-信息的網(wǎng)絡(luò)傳遞假說(shuō)

自然界中，能量和信息總是相伴而行，無(wú)處不在。宇宙的本質(zhì)可能就是能量和信息。能量不同的聚集態(tài)形成了宇宙的三大構(gòu)成——明物質(zhì)、暗物質(zhì)、暗能量；千差萬(wàn)別的明物質(zhì)是能量在信息指導(dǎo)下的不同聚集態(tài)的表征。由此推論，作為生命體的典型代表——人體，也是由無(wú)時(shí)不在的能量-信息的網(wǎng)絡(luò)化傳遞機(jī)制調(diào)節(jié)和維系其生命活動(dòng)。其中，信息可能以生物微波的特殊形式存在，調(diào)節(jié)離子、分子在體內(nèi)運(yùn)動(dòng)，參與維護(hù)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)；能量是生命活動(dòng)的動(dòng)力，維持體內(nèi)生命物質(zhì)的微觀運(yùn)動(dòng)。生物分子的位移或變構(gòu)需要信息的傳遞和能量的供給，能量-信息可以為構(gòu)成生命體的各種微粒子有序運(yùn)動(dòng)提供指向和賦能，從而維持微環(huán)境體系的穩(wěn)定。機(jī)體組織間的能量和信息還可與體外環(huán)境、體腔環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通交換。

人體能量-信息網(wǎng)絡(luò)與中醫(yī)學(xué)經(jīng)絡(luò)

筆者認(rèn)為，中醫(yī)學(xué)的經(jīng)絡(luò)可能是人體能量-信息流縱橫交錯(cuò)、由表及里的網(wǎng)絡(luò)化傳輸信道。經(jīng)絡(luò)在人體各系統(tǒng)間、器官間、組織間、細(xì)胞間、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)及分子間行使能量和信息的傳遞聯(lián)絡(luò)功能；經(jīng)絡(luò)是聯(lián)系臟腑、體表等全身各組織系統(tǒng)的復(fù)雜巨系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，是人體功能的調(diào)控系統(tǒng)，感應(yīng)、接受、傳導(dǎo)體內(nèi)外信息，調(diào)節(jié)人體新陳代謝和生理機(jī)能。

人體在能量-信息網(wǎng)絡(luò)（經(jīng)絡(luò)）調(diào)控下，維持其自穩(wěn)態(tài)、新陳代謝，自行運(yùn)動(dòng)、自我修復(fù)、自我繁衍。人體在能量-信息網(wǎng)絡(luò)（經(jīng)絡(luò)）的載體形式可能是細(xì)胞骨架、細(xì)胞膜、細(xì)胞間連接、組織內(nèi)及組織間的結(jié)締組織。人體的這種能量-信息網(wǎng)絡(luò)（經(jīng)絡(luò)）結(jié)構(gòu)和功能通過(guò)物理及信息技術(shù)的創(chuàng)新有可能會(huì)實(shí)現(xiàn)可視化。

研制全息人體數(shù)字模型的設(shè)想

證明人體能量-信息的網(wǎng)絡(luò)傳遞假說(shuō)，需要將生命科學(xué)與信息科學(xué)相關(guān)理論和方法進(jìn)行深度融合，在探索生命本質(zhì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)新的理論和方法。從分子、亞細(xì)胞、細(xì)胞、組織、器官，到系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)生物學(xué)研究中會(huì)有各種信息和數(shù)據(jù)產(chǎn)生，其數(shù)據(jù)具有龐雜和多量化特征。這些數(shù)據(jù)是揭秘生命活動(dòng)本質(zhì)的基礎(chǔ)資料，是有史以來(lái)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、規(guī)模最龐大、內(nèi)容最豐富的科學(xué)大數(shù)據(jù)。因此，需要?jiǎng)?chuàng)新算法，對(duì)龐雜的生命科學(xué)大數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、分類、定量分析和綜合集成，以揭秘生命科學(xué)大數(shù)據(jù)背后的生命活動(dòng)過(guò)程和規(guī)律，并以數(shù)學(xué)方式表達(dá)、構(gòu)建數(shù)字模型。依據(jù)人體生命科學(xué)大數(shù)據(jù)構(gòu)建的數(shù)字模型，可能會(huì)有效模擬、再現(xiàn)或復(fù)現(xiàn)微觀和宏觀生命活動(dòng)過(guò)程，進(jìn)而重構(gòu)生命體四維空間，從而揭示結(jié)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和所表征功能的時(shí)相性變化規(guī)律，并解析物質(zhì)、能量與信息之間的轉(zhuǎn)化形式?；谏鲜鲅芯?，通過(guò)人工智能構(gòu)建自動(dòng)化、自適應(yīng)的全息人體數(shù)字模型，可以定性、定量、定位地描述生命活動(dòng)過(guò)程、人體健康狀態(tài)、疾病程度及治療效果和轉(zhuǎn)歸。

值得強(qiáng)調(diào)的是，基于倫理學(xué)要求，目前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的疾病模型研制基本采用的是模式動(dòng)物。然而，以動(dòng)物疾病模型為工具在揭示有關(guān)人類生命活動(dòng)規(guī)律，以及建立疾病干預(yù)技術(shù)方面，會(huì)因物種差異而出現(xiàn)各種各樣的難題和矛盾，研發(fā)的一些藥物在臨床應(yīng)用中的真實(shí)療效并不確切，且副作用多；導(dǎo)致一些新藥在臨床應(yīng)用中生命周期短。改變這一窘境，須轉(zhuǎn)變研究范式，用多學(xué)科交叉組合技術(shù)刻畫人體全息生命系統(tǒng)，構(gòu)建全息人體數(shù)字模型。此為醫(yī)學(xué)科學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大研究計(jì)劃，需要?jiǎng)?chuàng)新算法、提高算力，從而獲取足夠的有關(guān)人類生命科學(xué)大數(shù)據(jù)。近?1?個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人們?cè)诜肿铀竭M(jìn)行了諸多的散點(diǎn)式研究，所獲數(shù)據(jù)不少，但數(shù)據(jù)之間缺乏邏輯性和系統(tǒng)性?？坍嬋梭w全息生命系統(tǒng)首先要采用計(jì)算醫(yī)學(xué)的方法匯總所有相關(guān)文獻(xiàn)，將已發(fā)表的有關(guān)揭示人體生命活動(dòng)和疾病狀態(tài)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、分類、定量分析和綜合集成，然后納入揭秘生命本質(zhì)的科學(xué)大數(shù)據(jù)庫(kù)，用于構(gòu)建全息人體數(shù)字模型。

人體全息生命系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解析的科學(xué)意義

截至目前，人類大多數(shù)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新仍屬于仿生學(xué)的研究范疇，基于人體生命活動(dòng)模式的仿生學(xué)研究應(yīng)該是當(dāng)今工業(yè)革命發(fā)展進(jìn)步的重要目標(biāo)。人體是最復(fù)雜的高智商網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行系統(tǒng)，對(duì)人體全息生命系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解析的科學(xué)研究，模擬人體生命活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的仿真研究，應(yīng)作為生命科學(xué)與信息科學(xué)、工程技術(shù)、物理學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科相互借鑒、相互融通的大科學(xué)研究計(jì)劃，其科學(xué)意義重大而深遠(yuǎn)。

可改變生命科學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究范式。利用構(gòu)建的全息人體數(shù)字模型可以全面系統(tǒng)地復(fù)制人類各種疾病模型（數(shù)字疾病模型）。該模型在很大程度上可以明顯改善動(dòng)物疾病模型與人類疾病狀態(tài)的異質(zhì)性，同時(shí)也可減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的使用。

可促進(jìn)生命科學(xué)研究的全球合作與共享。構(gòu)建全息人體數(shù)字模型是關(guān)系人類生存、健康和可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略研究，實(shí)施該項(xiàng)重大研究計(jì)劃，能夠推動(dòng)全球生命科學(xué)領(lǐng)域與其他領(lǐng)域的廣泛交流合作，促進(jìn)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體。

全面認(rèn)知人的生命本質(zhì)，精確防治疾病。在系統(tǒng)論和整體觀的方法論指導(dǎo)下，把獲得的局部生命物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和演化的研究結(jié)果納入全息人體數(shù)字模型，驗(yàn)證其科學(xué)性和真實(shí)性，評(píng)價(jià)其對(duì)疾病診治的科學(xué)技術(shù)價(jià)值，以期達(dá)到對(duì)人類疾病的系統(tǒng)精準(zhǔn)診治和預(yù)防。此種研究范式可使生命科學(xué)研究成果逼近真實(shí)，揭示人的生命本質(zhì)，推動(dòng)腦科學(xué)研究向縱深發(fā)展，揭示某些慢性疾病發(fā)生發(fā)展的確切機(jī)制。

促進(jìn)仿生學(xué)發(fā)展乃至科學(xué)技術(shù)全面進(jìn)步。人體全息生命系統(tǒng)的解析為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展提供了仿生學(xué)基礎(chǔ)。人體能量-信息網(wǎng)絡(luò)有可能是最智能、自組織程度最高的網(wǎng)絡(luò)模式；互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以模仿人體的能量-信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和邏輯連接，創(chuàng)新升級(jí)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。交叉領(lǐng)域涌現(xiàn)出的科學(xué)新洞見又可以推動(dòng)其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，因此對(duì)人體全息生命系統(tǒng)解析的研究可以促進(jìn)數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)信息科學(xué)、制造業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)全面進(jìn)步。 （作者：叢斌，河北醫(yī)科大學(xué)、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院；張世明，貝格邁思（深圳）科技有限公司；倪志宇，河北大學(xué)?！吨袊?guó)科學(xué)院院刊》供稿）。

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