细胞是孕育生命的微小单位。细胞内部和其与外部之间物资、能量及旌旗灯号的通报与互换，构建出人类生长、发育、朽迈与疾病的生命图谱。解读细胞的秘密，即是破译生命的暗码。跟着人工智能（AI）技能的突飞大进，一种全新的研究范式——AI虚拟细胞（AIVC）逐渐崭露头角。
AIVC就是使用AI模仿细胞举动，摸索生命机制的历程。据英国《天然》网站报导，全世界科研团队正掀起一场AIVC研发海潮，google旗下“深度思维”等机构纷纷投身此中。这项技能有望重塑多个生物与医学范畴，从基因调控到药物开发，为摸索生命机制、修复毁伤、医治疾病打开新的窗口。《细胞》杂志则报导称，AIVC有可能完全转变科学历程，助力科学家于生物医学研究、个性化医学、药物发明、细胞工程及可编程生物学等方面取患上庞大冲破。
最值患上期待的科技冲破之一
2024年12月，由美国斯坦福年夜学、基因泰克制药公司及陈—扎克伯格基金会构成的结合科研团队，于顶级期刊《细胞》上发表重磅论文，发起全世界科学界应用AI技能打造虚拟细胞。基在多标准、多模态的年夜型神经收集模子，能精准模仿份子、细胞及构造于差别状况下的动态举动，其效率远超传统试验。原本需要数周才能得到的试验成果，如肿瘤细胞对于特定药物的反映，此刻经由过程AIVC可快速获取。
斯坦福年夜学生物工程与病理学副传授艾玛·伦德伯格夸大，构建人类细胞模子已经成为现代生物学的焦点要义之一。这一不雅点获得学界广泛认同，《天然》杂志更是将“生物学基座模子（含AIVC）”列为2025年最值患上期待的七年夜科技冲破之一。
使人振奋的是，AIVC能让研究职员于计较机虚拟情况中替换传统的活体试验。斯坦福年夜学传授斯蒂芬·奎克传授认为，将来的生物学研究可能90%依赖计较模仿，而非依靠试验室操作。虽然模仿精度仍取决在数据质量与模子优化水平，但AIVC具有的精准可控性及无穷反复性，势必年夜幅拓展人类对于生命秘密的认知界限，加快疾病研究及药物开发进程。
伦德伯格瞻望，于不远的未来，大夫也许能于患者的“数字孪生”上预演医治方案，更快速、更经济、更安全的个性化诊疗将成为实际。
生命数字化竞赛悄然睁开
只管AIVC技能尚处萌芽阶段，这一革命性构思已经点燃全世界顶尖试验室的研发烧情。从学术殿堂到财产前沿，一场关在生命数字化的科研竞赛正悄然睁开。
斯坦福年夜学计较生物学家安舒尔·昆达杰指出，当前研究既是对于科学研究的集结号，也是有用的资金召募计谋。事实印证了这一判定，危害本钱正以空前范围涌入该范畴。陈-扎克伯格基金管帐划于将来10年内投入数亿美元打造AIVC。google公司首席履行官德米斯·哈萨比斯本年早些时辰暗示，该公司旗下“深度思维”公司也启动了近似项目。
瑞典索尔纳国度生命科学试验室简·埃伦贝格传授说：“构建虚拟细胞如同搭建生命科学的数字金字塔。”他领导的团队正于攻坚“阿尔法细胞”模子，估计2026年面世。
6月24日，美国Arc研究所结合加州年夜学伯克利分校、斯坦福年夜学等机构，正式发布AIVC“STATE”。这个AI体系能精准猜测干细胞、癌细胞和免疫细胞对于药物、细胞因子及基因编纂的相应。其练习数据整合了1.7亿个细胞的不雅测数据及1亿个细胞的干涉干与数据，数据源包括Arc虚拟细胞图谱等权势巨子数据库。
于Tahoe-100M基准测试中，STATE模子对于干涉干与效果的辨识度晋升50%，差异基因表达猜测正确率到达现有最好模子的2倍。
于全世界研究邦畿上，斯坦福年夜学专注疾病机制解析与新药开发，西班牙巴斯克年夜学则聚焦优化脑癌与乳腺癌的个性化医治方案。这些研究如同拼图碎片，配合勾画出虚拟细胞技能的运用全景。
技能与伦理问题仍需解决
AIVC虽远景广漠，但也有研究者指出，现有AIVC于猜测泛化能力上存于局限，尚不克不及彻底冲破练习数据的界限。
此外，今朝各机构构建AIVC重要利用的是单细胞测序数据。业内专家坦言，AIVC需要席卷其他情势的数据，如光学及电子显微镜图象，这些图象可显示差别细胞身分怎样彼此作用，以和细胞怎样随时间变化。科学家需要逾越单细胞测序数据。
深度进修模子缺少可注释性同样成为拦阻AIVC高歌大进的“拦路虎”。AI模子生成的“黑匣子”属性，致使当算法作出“某基因突变致使癌变”的判定时，科学家难以追溯其推理路径。这类“知其然而不知其以是然”的状况，也许会严峻制约研究结果的医学转化。虽然AI技能正于快速成长，但离到达生物医学研究要求的透明度仍有间隔。
生物医学数据触及的隐私伦理问题一样不容轻忽。怎样于掩护患者基因隐私的条件下实现科研同享，需要成立全新的数据治理范式。（记者刘 霞）
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