今年9月是首個(gè)全國(guó)科普月，主題是“科技改變生活，創(chuàng)新贏得未來(lái)”。9月20日下午，上海交通大學(xué)主動(dòng)健康戰(zhàn)略與發(fā)展研究院執(zhí)行院長(zhǎng)吳家睿教授做客上海楊浦區(qū)圖書(shū)館，通過(guò)分享《新科學(xué)時(shí)代的思考》一書(shū)，帶領(lǐng)聽(tīng)眾了解當(dāng)代科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀、展望未來(lái)。

吳家睿教授

“20世紀(jì)科學(xué)研究的主流思想是‘還原論’，即將復(fù)雜系統(tǒng)拆解為簡(jiǎn)單部分進(jìn)行研究，以追求對(duì)自然界的深刻理解與控制。” 吳家睿以生命科學(xué)領(lǐng)域的探索為切入點(diǎn)展開(kāi)話(huà)題。當(dāng)時(shí)科學(xué)家們認(rèn)為，由于生物體內(nèi)部發(fā)生的事件同樣遵循嚴(yán)格的物理學(xué)定律、化學(xué)定律，只要把對(duì)生命的研究延伸至組成生命活動(dòng)的分子層面——DNA、蛋白質(zhì)，就能從分子水平推及細(xì)胞水平，進(jìn)而推及個(gè)體水平。基于還原論的生命觀，今天的醫(yī)學(xué)也常常在分子的層面上來(lái)解決問(wèn)題：找到引起疾病的基因或分子，針對(duì)性地治療。

吳家睿教授帶領(lǐng)聽(tīng)眾了解當(dāng)代科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀、展望未來(lái)。

“然而，這個(gè)傳統(tǒng)的、上個(gè)世紀(jì)經(jīng)典的生命科學(xué)分子生物學(xué)，是碎片化的，它專(zhuān)門(mén)研究個(gè)別的基因、個(gè)別的蛋白質(zhì)，而非從一個(gè)整體的角度、從一個(gè)完整的生命體的角度來(lái)理解生命活動(dòng)。因此具有很大的局限性。” 吳家睿舉例，其局限性最突出的表現(xiàn)之一，就是我們?cè)?ldquo;消滅腫瘤”這場(chǎng)“戰(zhàn)爭(zhēng)”中奮斗40年卻未獲勝。

如今，科學(xué)家已充分認(rèn)識(shí)到，生命體并非零件拼湊，而是由多層次、多維度相互作用構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。復(fù)雜性思維的興起推動(dòng)了研究方法革新。吳家睿幽默地稱(chēng)為“十八般武器”——即科學(xué)家要用傳統(tǒng)的武器如分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)，新的武器如基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等組學(xué)，以及另類(lèi)的武器如計(jì)算機(jī)分析建模等多種方式進(jìn)行研究。“總之，科學(xué)家正試圖從全局視角解析生命規(guī)律。而人類(lèi)基因組計(jì)劃也推動(dòng)了整體化研究策略的實(shí)施。中國(guó)科學(xué)家也在積極參與這一變革，并建立了系統(tǒng)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等研究平臺(tái)。”

《新科學(xué)時(shí)代的思考》書(shū)封

對(duì)復(fù)雜生命體的全面研究產(chǎn)生了海量數(shù)據(jù)，人類(lèi)基因組計(jì)劃推動(dòng)了生物學(xué)大數(shù)據(jù)時(shí)代到來(lái)。大數(shù)據(jù)時(shí)代又催生了研究范式從假設(shè)驅(qū)動(dòng)向大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。過(guò)去一名科學(xué)家建立科學(xué)假設(shè)，加以研究探索，一篇科學(xué)論文獲得一個(gè)科學(xué)結(jié)果、解決一個(gè)問(wèn)題，知識(shí)增長(zhǎng)是線(xiàn)性的；而在大數(shù)據(jù)時(shí)代，一篇研究論文、一項(xiàng)科學(xué)研究結(jié)果的數(shù)據(jù)或能產(chǎn)生n項(xiàng)成果、解決n個(gè)問(wèn)題，效率大為提升。

吳家睿舉例，英國(guó)花了若干年的時(shí)間、收集50萬(wàn)名志愿者的身體健康信息所建立的英國(guó)生物銀行（UK Biobank）數(shù)據(jù)庫(kù)，從2011年至今，支持了全世界6000多個(gè)研究項(xiàng)目，發(fā)表的研究論文上萬(wàn)篇，促進(jìn)了生命科學(xué)研究的進(jìn)展。

如今，吳家睿承擔(dān)的中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)也在做這樣的工作，項(xiàng)目計(jì)劃積累100萬(wàn)人中國(guó)人基因組、蛋白質(zhì)組和代謝組的數(shù)據(jù)，以多維大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)中國(guó)人群精準(zhǔn)健康研究。吳家睿介紹，大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的科學(xué)研究呈現(xiàn)出開(kāi)放性，一方面是大型研究成果的出現(xiàn)是開(kāi)放式的，例如，基因組計(jì)劃從草圖完成到僅其中一條染色體被精確制圖，歷時(shí)約20年，余下還有待完成；人類(lèi)細(xì)胞圖譜聯(lián)盟計(jì)劃旨在建立人體30萬(wàn)億細(xì)胞中每種細(xì)胞類(lèi)型的生物學(xué)圖譜，工程浩大，從2016年到2024年，僅完成“草圖的草圖”，但仍能宣告是重大的勝利。另一方面，研究成果的發(fā)表是開(kāi)放式的，如現(xiàn)在有“預(yù)印本”這種新的發(fā)表形式，允許科學(xué)家在不完備的情況下提前公布研究成果，促進(jìn)學(xué)術(shù)交流與合作，加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程。

人工智能是當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)話(huà)題，那么人工智能對(duì)科學(xué)研究會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？“人工智能技術(shù)為科學(xué)賦能帶來(lái)了豐碩成果。” 吳家睿表示，人工智能能幫助科學(xué)家預(yù)測(cè)已有的蛋白質(zhì)的結(jié)果，比實(shí)驗(yàn)室中一個(gè)一個(gè)做實(shí)驗(yàn)研究快得多；也能設(shè)計(jì)自然界中不存在的蛋白質(zhì)，用于科研、醫(yī)療；還能虛擬實(shí)驗(yàn)、虛擬細(xì)胞，甚至虛擬如線(xiàn)蟲(chóng)那樣的完整生命體，研究神經(jīng)活動(dòng)對(duì)行為的影響。