文章摘要
多家科研与开源机构联合推出《AI4S实战派》“Hello Life!AI破译生命密码”课程,8月20日起每周四19:30开讲,共六讲。课程将完整讲解AI如何重塑生命科学研究范式,带领学习者理解AI从分子到复杂生命系统的研究。邀请六位一线青年学者授课,助学习者掌握AI赋能生命科学全流程知识。现直播预约通道已开放。

近期,多家科研与开源机构联合推出《AI4S实战派》“Hello Life!AI破译生命密码”生命科学专题课程,该系列课程将于8月20日正式开讲,通过六次系统性的分享,完整讲解人工智能如何从基因序列、分子层面延伸至虚拟细胞领域,重塑现代生命科学的研究范式。

长期以来,生命科学的研究始终遵循经典路径:从观察现象出发,提出假设后设计实验验证,最终在反复修正中逼近科学真相。而如今,人工智能正在打破这一传统路径的边界——AI不再仅仅是实验后的数据分析工具,而是逐步渗透到科研的上游环节:从海量生物数据中识别隐藏规律,预测分子结构与功能,设计筛选新型候选分子,模拟复杂生物系统,甚至帮助科学家精准规划实验、缩小探索范围。

科学基础模型、自动化实验平台与智能计算系统的深度融合,正在推动一场深刻的科研范式变革。未来的科学竞争,不再仅依赖计算能力的强弱,更在于能否让AI从数据中学习规律、在实验中验证迭代,不断深化人类对自然法则的理解,而生命科学正是这场变革中最前沿的赛道之一。

大模型技术的发展为生命科学研究提供了重要启发:语言以序列承载意义,而生命信息同样以序列进行编码。大语言模型通过学习文字的上下文关系实现理解与生成,而生命科学领域的AI模型,则通过学习DNA、RNA、蛋白质序列及其背后的生物学背景,挖掘隐藏在生命信息中的结构、功能与调控规律。

碱基与氨基酸如同构成生命文本的“字母”,DNA、RNA和蛋白质序列则是由这些字母写成的“语句”。一个典型的人类细胞由约$10^{14}$个原子构成,尽管生命远比人类语言复杂,分子功能不仅取决于序列,还受三维结构、细胞环境、分子互作与调控网络的影响,但大模型的序列学习思路,依然为理解和生成生命序列提供了强大的方法框架。如今,AI正帮助科学家从序列中识别模式、从模式中推断结构、从结构中理解功能,逐步读懂这部由亿万年演化写成的“生命之书”。

近年来,AI与生命科学的交汇不断涌现突破性进展,AI的能力也从理解单个分子,逐步拓展到解读完整基因组,乃至尝试模拟复杂的细胞系统。

蛋白质结构预测曾是困扰科学界五十余年的难题,以AlphaFold为代表的AI方法,让科学家能够快速预测蛋白质的三维结构,精度接近实验测定水平,其核心研发者也因此获得2024年诺贝尔化学奖,这一突破让人类得以更高效地探索序列如何塑造结构、结构如何影响功能。

以Evo系列为代表的生命序列大模型,通过学习海量基因组数据,能够在不同尺度上理解生命信息:不仅可以实现零样本功能预测,评估遗传变异的潜在影响,还能生成具备合理生物学特征的候选序列,部分由该模型生成的CRISPR系统和转座系统已通过实验验证。AI正在帮助科学家追问:哪些遗传变化会影响生命过程?哪些序列模式与疾病相关?我们能否设计出自然界中不存在的生物系统?

如果说蛋白质是生命活动的功能单元,那么细胞则是由基因、蛋白质、代谢物及其调控网络共同运行的复杂系统。借助单细胞基础模型、空间生物学AI与细胞扰动数据,研究者正在尝试构建能够表征和预测细胞状态的“虚拟细胞”:改变一个基因,细胞会发生什么变化?加入一种药物,细胞将如何响应?未来,不少实验或许可以先在计算机中模拟筛选,再进入真实实验室验证。

从识别突变影响,到设计全新序列,再到预测细胞对外界扰动的响应,AI正在将生命科学从“逐个尝试”的试错模式,推向“计算预测与实验验证协同迭代”的高效研究路径。这并非要让计算取代实验,而是让实验从广泛试探转向更有方向的精准探索。不过,从前沿模型到可落地的研究流程,仍存在数据准备、模型部署、算力调度、结果验证等一系列工程化的鸿沟,而本次专题课程正是为了填平这道鸿沟。

本次《AI4S实战派》第三模块——“Hello Life!AI破译生命密码”,将沿着生命的尺度逐层展开教学,课程脉络清晰完整:从基因与RNA序列起步,逐步延伸至蛋白质语言模型、RNA结构预测与逆折叠、蛋白质三维结构预测、虚拟细胞模拟,最终覆盖空间组织与病理智能分析,完整带领学习者理解AI如何从分子层面探索生命规律,进一步走向复杂生命系统的研究。

本次课程邀请了六位来自高校与科研机构的一线青年学者,他们既精通前沿模型的原理,也清楚这些技术在真实生物学问题中的应用边界与落地场景。六次分享串联起来,就像一张从碱基到细胞的完整生命科学地图,帮助学习者系统掌握AI赋能生命科学的全流程知识。

如果说此前的物质科学专题聚焦于如何创造新型材料,那么本次专题则探索了一个更贴近每个人的宏大命题:如何理解生命本身。生命是一部用序列写成的巨著,过去人类只能逐页翻阅,而如今AI正帮助我们更深入、更全面地读懂这部著作。理解生命的终极目标,并非为了改变生命本身,而是为了更早发现疾病、更深入理解健康,让科学真正服务于每一个生命。从分子到细胞,从数据到发现,AI正在推动生命科学进入全新的时代。

📅 直播信息

课程模块:Hello Life!AI 破译生命密码

开播时间:8月20日起,每周四 19:30,共六讲

主办单位:上海科学智能研究院 × 复旦大学 × 国内开源AI模型社区 × Datawhale

目前直播预约通道已正式开放,感兴趣的学习者可以完成预约以获取课程更新提醒。

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