南大首提“人工智能生物学”新范式：生命科学“3.0时代”已经开启

10月22日至24日，由《自然》（Nature）系列期刊编辑部、南京大学及中国生物物理学会联合主办的首届“AI Augmented Biology”国际学术会议在南京开幕。这场大会会聚了全球顶尖科研机构的28位人工智能生物学领域专家，吸引了400多名科研人员、高校师生和企业代表参会，多家生物医药企业亦携前沿成果亮相。

会上，南京大学生命科学学院院长张辰宇教授首次系统阐释并正式公布了“人工智能生物学”这一全新学科的定义、理论框架与发展路径，认为一个以人工智能为核心驱动力的生命科学“3.0时代”已经开启。

以“生命涌现”和“生物智慧”为核心研究对象

张辰宇介绍，人工智能生物学是以人工智能为认知框架和研究手段，深度融合生物学、复杂系统科学和信息科学，通过多尺度数据构建形式化模型，系统揭示生命系统的涌现规律与生物智慧逻辑的一门新型交叉学科。该学科以“生命涌现”和“生物智慧”为核心研究对象，构建起“数据—信息—知识—智慧”四层理论框架。“生命涌现”指在复杂系统中，多个个体组合形成新的性状与功能，这些功能在低层级无法预测，是系统非线性的结果。“生物智慧”则是生命体为适应环境所形成的“自然逻辑”，连最低等的细菌也具备。

人工智能生物学不是只将人工智能作为研究工具，而是从根本上改变生命科学的研究思维与路径。“AI for Biology”作为概念更倾向于工具导向，它并不试图改变生命科学的理论框架，只是提高现有工作流的效率。而AI生物学的独特性在于：理论创新导向：提出新的生命规律解释；假设生成能力：在数据探索中主动生成新的科学假设并指导后续实验；跨学科扩张潜力：成果可迁移到人工系统设计、社会系统建模中。

从解决“树上的一片病叶”到理解“整棵树为什么会生病”

在过去的二十年里，生命科学经历了多次技术革命。“但生命科学依然存在四大瓶颈。”张辰宇介绍，包括海量数据的整合处理难度高、还原论视角难以解释系统整体行为、跨尺度研究割裂，以及理论与实验之间的脱节。“我们可以看到病变的分子细节，但很难解释系统性疾病的整体机制。”

在这种背景下，“人工智能生物学”应运而生。张辰宇将生物学的发展划分为三个阶段：1.0博物学时代：观察和描述生命多样形式——“看山是山，看水是水”；2.0分子生物学时代：拆解生命为分子和信号通路——“看山不是山，看水不是水”；3.0人工智能生物学时代：通过AI发现生命涌现与生物智慧的规律——“看山又是山，看水又是水”。

“人工智能生物学”听起来像是高冷的交叉学科，但其实它的意义很容易理解。张辰宇举了几个让普通人也能感受到的例子。如对于疾病来说，传统医学像是在解决“树上的一片病叶”，而AI生物学是在理解“整棵树为什么会生病”，从而找到根本性干预方法；对于粮食安全来说，通过AI分析生态系统涌现规律，可以在气候剧烈变化前预测和优化农作物的种植策略。

以人工智能为引擎的生命科学“范式革命”正加速到来

现代快报记者了解到，这一理念并非临时提出，而是经过多年积累。张辰宇介绍，南京大学和南京市多项举措引领着学科研究与产业转化建设。

2018年，南京大学首次提出“人工智能生物学”的概念，并明确提出人工智能生物学是生物学3.0；2019年，南京大学与南京市江北新区合作，共同成立全球首个“人工智能生物医药技术研究院”；2023年，在中国生物物理学会的框架下，成立全球第一个“人工智能生物学分会”……今年的大会，南京大学与《自然》携手将这一新范式正式推向全球舞台。

从南京到世界，一场以人工智能为引擎的生命科学“范式革命”正加速到来。“对于科学界，这是理论体系的重构；对于公众，这意味着未来的医疗、食品、环境乃至人工智能，都可能因这一新学科而迎来重大改变。”张辰宇表示。

通讯员 晨曦 现代快报/现代+记者 于露

（通讯员供图）