扎克伯格30亿美金豪赌！全球首个会“推理”的AI虚拟细胞诞生，像科学家一样思考，颠覆生物学范式！

AI虚拟细胞又迎来新突破!

今日，在陈-扎克伯格倡议（CZI）的资助下，科学家推出了一款名为rBio虚拟细胞推理模型。

团队介绍，这是史上第一个能够推理细胞生物学的人工智能模型，有望减少昂贵的生物实验，极大地加速生物医学研究和药物发现。该研究已经发表在了 bioRxiv 上。

简单而言，rBio可以像科学家一样推理与思考，并通过从虚拟细胞模型和数据中学习来产生新知识，而不需要昂贵的实验室实验。

该研究的主要作者Ana-Maria Istrate表示：“到目前为止，生物学领域90%的工作都是在实验室进行测试的，仅有10% 依靠计算。通过虚拟细胞模型，我们希望颠覆这种范式。”

这种范式转变，可以帮助研究人员在投入时间和资源进行昂贵的实验室工作之前，通过AI来测试生物假设。

目前，该项目已经开源代码、模型权重及教程，开放给科学家们使用和训练。

开源地址：https://github.com/czi-ai/rbio

未来，虚拟细胞（Virtual Cells）极有可能成为细胞生物学实验室的标配。

科学家有望摆脱时间、资金和物理资源的传统限制，从而加速研究进程。

AI虚拟细胞，新突破

虚拟细胞（AIVC）究竟是什么？

如果说，谷歌的世界模型Genie 3能够模拟物理世界的基本规则，预测可能发生的变化，创建现实世界的“数字孪生”世界。

类似的，虚拟细胞则是生命科学的“世界模型”，即建模生命的基本单位细胞，并预测细胞的行为。

毕竟，大多数生命活动都是在细胞层面进行，对于理解生命意义重大。

如果真的能够用AI模拟精准模拟细胞结构与功能，那真的可以改变生命科学的游戏规则，从治愈疾病到创造新生命一切皆有可能。

而rBio瞄准的则是当前虚拟细胞的首要应用，帮助科学家理解生命，减少实验验证。

一直以来，生物学的核心是通过“提出假设-实验验证”，来探究生命现象的本质和规律。

传统方法中，这个过程需要必须建立在客观实验证据之上，但实验成本高、规模有限，且绝大多数试验被用于试错。

但现在，rBio的科学家提出一种“软验证”（soft verifiers）方法，即用AI虚拟细胞通过计算模拟进行“虚拟实验”，不仅可以突破物理限制，还能给出相应的推理结果。

rBio建立在大模型、虚拟细胞模型以及强化学习之上，这是一个用户友好AI，只需要用简单对话就可以交互。

rBio以陈-扎克伯格倡议此前发布的TranscriptFormer为基础，该模型在多达 1.12 亿个细胞上进行了训练，跨越 12 个物种的15.3亿年进化数据。

图： rBio模型

此外，rBio通过强化模型的方式，融合了大模型链式思维，让其能够像科学家一样思考和推理。

也就是说，它允许模型在缺乏大规模实验数据的情况下进行推理，这对于生物学领域来说是一个重要的进步。

科学家可以向rBio提出一些假设，例如：“抑制基因A的作用会导致基因B的活性增加吗？”

一般来说，针对基因 A 和基因 B 是否可能共表达，AI仅能给出是或者否的二元回答。而作为推理模型，rBio 现在可以用不同的措辞回答这些相同的问题。

图：rBio的回答案例

为了检验“软验证”方法，研究人员还使用了PerturbQA基准数据集，该数据集包含四种癌细胞系（RPE1、K562、HEPG2、JURKAT）的CRISPRi单基因扰动敲低数据。

这些结果表明，使用软验证的rbio模型在F1分数和MCC上与使用实验数据训练的模型相当，甚至在平衡准确率上超过了后者。

图：分析rBio模型的性能

目前，该项目的代码、模型权重、教程均已开源：https://github.com/czi-ai/rbio

此外，rBio还上线了CZI的虚拟细胞平台，可以帮助加速科学家在实验室中研究基因扰动的工作。

此外，机器学习从业者还可以使用 rBio 框架来训练他们自己的模型，或者使用 rBio 本身来对他们的模型进行基准测试。

不过，当前rBio的专业知识目前仅限于基因扰动，但之后 TranscriptFormer 涵盖的细胞生物学的下游任务都可以利用 rBio交互。

未来，虚拟细胞平台上的虚拟细胞模型家族都可以用于训练类似的推理模型，或者集成多种语言模型，从最小的分子到最大的系统都能理解细胞。

研究人员表示：“我们的想法是，拥有这些超级强大的细胞模型，你可以用它们来模拟实验结果，而不是在实验室中进行测试。”

小扎，数亿美元砸向模拟细胞

陈-扎克伯格倡议（CZI），从名字来看就和互联网大牛马克·扎克伯格脱离不了关系。

2015年，女儿出生后，扎克伯格与妻子普莉希拉·陈成立了“陈-扎克伯格倡议”（CZI），同时承诺将在未来10年内投入30亿美元，用以支持教育、医学以及基础科学研究。

这不得不提到普莉希拉·陈（Priscilla Chan），她不仅是小扎的老婆，更是一名哈佛医学院高材生兼儿科医生。

在她的带领下，陈-扎克伯格倡议正在全力奔赴AI与生物学的交叉领域，目标是在本世纪结束之时，治愈人类所有疾病。

图：扎克伯格和妻子 普莉希拉·陈

2016年，著名的人类细胞图谱计划（Human Cell Atlas）启动，这一里程碑式的项目，旨在揭示，而陈-扎克伯格倡议则是其最早且最大的资助者之一。

早在该组织成立之初，就联合斯坦福等顶尖大学成立Biohubs，推动生命科学前沿领域的探索。

目前，陈-扎克伯格倡议运营着CZ CELLxGENE，这是全球最大的单细胞生物数据存储库之一，整合了来自人类和小鼠数据集的超过 3300 万个人类细胞的数据，涵盖各种组织、状况和疾病状态。

如今，随着AI以及大模型技术的发展，CZI正在将数亿美元投向虚拟细胞。

去年12月，陈-扎克伯格倡议的科学负责人 Stephen Quake 联合40多位专家学者，在顶级期刊《细胞》杂志发表文章，介绍了该领域的重点和机遇，并呼吁利用AI来创建虚拟人类细胞。

未来十年，陈-扎克伯格的重点创建更广泛的“通用虚拟细胞模型”，并将进行一系列数据、模型和应用的重大投资。

今年上半年，陈-扎克伯格倡议联合10x Genomics、Ultima Genomics，以及一批顶尖科研人员启动了“十亿细胞项目”（Billion Cells Project），旨在生成前所未有的十亿细胞数据集，以推动生物学领域人工智能模型开发的快速进展。

如今，rBio 是 CZI 愿景中的又一重要步骤，构建可以像科学家一样思考的AI，通过从虚拟细胞模型和数据中学习来产生新知识。

在构建 rBio 的过程中，CZI 还构建了一个更广泛的框架，用于汇集虚拟细胞模型的大量知识，有望未来几年构建一系列广泛使用的生物学人工智能工具。

大佬云集，生物学的下一个圣杯

不止小扎，许多大佬都表示过对于虚拟细胞的兴趣与看好。

被誉为“女版巴菲特”木头姐，其创办的ARK Invest发布《Big Ideas 2025》，将虚拟细胞列为未来AI+生命科学最具有颠覆性的领域之一。

诺贝尔化学奖的Demis Hassabis曾表示，他的终极梦想之一是构建虚拟细胞，这将彻底改变生物学研究，可能需要长达10年的时间去实现。

为了这一宏大目标，全球多个组织和公司正积极探索AI虚拟细胞的构建与优化。

今年4月，著名非盈利研究机构Arc Institute宣布与10x和 Ultima Genomics 合作开发虚拟细胞图谱，推动Arc Virtual Cell Atlas成为预测生物模型的关键资源。

前不久，美国艾伦研究所宣布启动“细胞景观”（CellScapes）计划，旨在结合尖端成像技术与AI模型来揭示细胞原理，构造细胞动态图景，为科学家预测乃至设计细胞提供强大工具。

据悉，该项目将为期十年，由75名专家组成的团队负责执行，期间并不设定固定的预算。

我国也正在加大对于该领域的投入。

2025年3月，由中国科学院广州生物医药与健康研究院牵头的人类细胞谱系大科学研究设施正式启动建设，将打造数字细胞AI大模型。

模型层面，近年来涌现了多个单细胞大模型，以及整合生命分子的生物学基础大模型，都极大地促进了技术突破与发展。

图：单细胞以及生物学基础大模型

毫无疑问，打造全尺度的虚拟细胞是地狱级别的难度。

因为，研究人员必须针对不同类型的生物数据（转录组学、蛋白质组学、成像）使用单独的模型，需要大量数据、独特的模型框架以及算力。

虽然离人类细胞全尺度模拟还有很长一段距离，但这些模型在特定领域已经发挥巨大的作用，有望实现落地。

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