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科學家希望創(chuàng)建AI虛擬細胞

來源：泰然健康網時間：2025年06月01日 07:05

Scientists want to create an AI virtual cell

美國英語科技

新聞源：THE WEEK

2025-01-17 15:00:00閱讀時長2分鐘917字

AI虛擬細胞生成式AI細胞研究醫(yī)學實驗公共健康計算生物學基因表達人工智能生物工程多尺度模型神經網絡細胞機制跨學科合作隱性偏見物種偏見

科學家們希望通過生成式AI來簡化細胞研究，創(chuàng)建一種能夠像真實細胞一樣對刺激作出反應的AI虛擬細胞。這將允許研究人員在計算機上而不是活體細胞上進行醫(yī)學實驗，從而提高研究的效率和降低成本。

生物學的語言

提高對細胞的理解可能對公共健康產生重大影響。然而，《大西洋月刊》指出：“在這個微觀領域的實驗往往是一種猜測；即使成功也常常令人困惑?！笨▋然仿〈髮W計算生物學教授兼AI驅動生物醫(yī)學研究中心主任Jian Ma在接受《華盛頓郵報》采訪時解釋說，不同的細胞類型對不同的刺激（如藥物和疾?。┯胁煌姆磻?，“每種細胞類型——無論是神經元、肌肉細胞還是皮膚細胞——表達一組獨特的基因”。

由于細胞的復雜性，細胞研究通常需要很長時間，但卡內基梅隆大學計算機科學家、穆罕默德·本·扎耶德人工智能大學校長Eric Xing表示，利用人工智能“解碼并說出生物學的語言”可以加快這一過程。

技術提供的機遇

《細胞》雜志的一篇文章指出，現(xiàn)代技術提供了“開創(chuàng)性的機會，可以通過多尺度、多模態(tài)大型神經網絡模型來創(chuàng)建AI虛擬細胞，這種模型可以代表和模擬分子、細胞和組織在不同狀態(tài)下的行為”。AI模型甚至有可能模擬整個器官。

然而，要使AI細胞模型被認為是成功的，它需要“賦能研究人員在不同物種和細胞類型之間創(chuàng)建通用表示”，并且“準確預測細胞功能、行為和動力學，理解細胞機制”，斯坦福大學表示。此外，它還需要在計算機上以更高的速度和更低的成本進行實驗，而不僅僅是實際細胞。

巨大的項目

盡管技術正在迅速發(fā)展，但創(chuàng)建AI細胞仍然是一項艱巨的任務。它需要將多個不同生物功能的基礎模型整合到一個模型中?！翱茖W家們還沒有弄清楚所有必要的模型，更不用說如何組裝它們了”，《大西洋月刊》報道。實際上，這是一個“巨大的項目，類似于基因組項目，需要跨學科、行業(yè)和國家的合作，我們理解完全功能的模型可能需要十年或更長時間才能可用”，斯坦福大學生物工程和病理學副教授Emma Lundberg說道，她也是《細胞》文章的高級作者。

雖然這項技術有明顯的益處，但生成式AI也有其缺點。研究表明，它可能會強化人類的隱性偏見，尤其是在性別和種族方面?！皝碜匀祟惡湍Ｐ蜕铮ㄈ缧∈蠛痛竽c桿菌）的數據在序列和文獻數據庫中存在不平等的代表性，這些數據用于訓練時會編碼強烈的物種偏見”，《細胞》文章指出?！捌渌?，例如在性別、特定疾病或人類祖先群體方面的偏見，也可能降低[AI虛擬細胞]模型的影響”。

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