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顶刊论文(社媒热度)· Nat Med·· 2026-08-24评分39

如何构建 AI 驱动的数字生物体

How to build an AI-driven digital organism.

导读

研究者提出 AI 驱动的数字生物体(AIDO)概念,将多尺度基础模型以模块化、可连接、整体化方式集成,模拟从分子、细胞到个体的各级生命过程。AIDO 可作为安全、低成本、高通量的替代平台,指导湿实验并辅助第一性原理推理,最终帮助解码和改善生命。

深度解读

用计算模型去理解生命,已有数十年积累:Virtual Cell 最早把反应速率方程与显微图像所示的亚细胞定位结合起来,在虚拟神经元中模拟内质网 IP3 介导的钙释放 [5];Cell Collective 让全球科学家不必写数学方程或代码,就能协作构建大规模生物过程模型并实时模拟功能缺失与获得 [1];PK-Sim 与 MoBi 平台则整合分子反应网络、疾病生物学与全机体生理,在虚拟临床试验中模拟胰腺肿瘤对药物治疗的应答 [4]。但机制建模始终受制于细胞本身的复杂性,靠一个人或一个团队把细胞整体写成方程并不现实 [1]。另一条路由 AI 基础模型铺开:BioGPT 在大规模生物医学文献上预训练生成式语言模型 [2];ProGen2 将蛋白质语言模型扩展到 64 亿参数、训练序列逾 10 亿条 [3];scGPT 基于超过 3300 万个细胞构建单细胞基础模型 [7];scFoundation 则有约 1 亿参数、覆盖约 2 万个基因、在逾 5000 万份人单细胞转录组谱上预训练 [8]。然而这些模型各守一个尺度或模态,彼此并不连通;2024 年提出的 AI 虚拟细胞(AIVC)设想用多尺度、多模态大神经网络模拟分子、细胞与组织的行为 [6],但视野仍止于细胞层面,而“在物理世界中操纵生物学”的复杂性依旧。

2026 年 8 月 13 日在线发表于 Nature Medicine 的这篇展望文章(doi:10.1038/s41591-026-04595-0)由 L Song 等撰写[9],正面回应了这一难题:作者设想一个“AI 驱动的数字生命体”(AIDO)——由多个跨尺度基础模型集成而成的系统,以模块化、可连接、整体化的方式组织,以反映生物系统的各个层级[10],并具体阐述了如何构建和使用这样的模型来推进生物学与医学研究。

相对于既有认识,这篇文章的推进体现在两处。其一,与 AIVC 将目标限定在分子—细胞—组织 [6] 不同,AIDO 把尺度推到了生物体整体,与 PK-Sim 式的全机体生理整合 [4] 形成呼应,只是构件从手写的机制方程 [5] 换成了数据驱动的基础模型;其二,与 BioGPT、ProGen2、scGPT、scFoundation 等各自独立的单尺度模型 [2][3][7][8] 不同,它把“系统集成”置于核心主张,强调让跨尺度模型彼此连接、协同运作。据报道,GenBio AI 也在产业界推进同一系统的开发[11]。

也应看到,这仍是一篇愿景式的方法论文章:它给出的是 AIDO 的构建与使用路线,而非一个已建成系统的验证结果;这样的数字生命体能否真正落地、跨尺度模型如何整合与校准、其预测能否经受真实生物学与医学场景的检验,都是留给后续工作的问题。

来源:顶刊论文(社媒热度) · doi.org