多学科交叉引领生命科学新革命 全球科学家呼吁构建开放创新生态

第四届世界顶尖科学家大会周一即将在上海临港启幕，今年大会将聚焦前沿科学领域的多学科交叉，并呼吁构建开放创新生态。

当前新一轮科技革命和产业变革突飞猛进，科学研究范式正在发生深刻变革，学科交叉融合不断发展，科学技术和经济社会发展加速渗透融合，全球科技创新活动越发凸显原始创新和策源能力的重要性。

开放式、体系化科技创新

在这一背景下，世界顶尖科学家协会发布了一份全球科技前沿报告。报告指出，科学与技术一体化程度越来越高，学科之间、科学与技术、科技与产业相互融合和转化更加迅速。“大小科学”并存、“大小企业” 协同的开放式、体系化科技创新组织模式正在成为主流；大数据研究将成为科研新范式，网络化、平台化、生态化成为产业新范式；大规模协同研究正在不断拓展科技前沿，推动宇宙演化、 量子科学、生命起源、脑科学等领域重大科学问题的解决。

科学技术的交叉融合正在推动生命科学领域不断取得重大进展，生命科学也日益成为新一轮科技革命和产业变革的核心。物理学、材料学、计算科学等多学科与生命科学 的交叉融合进一步拓展了原有生命科学领域的边界。 组织工程、3D 打印、器官再生、器官芯片、智能医疗等领域迅速发展并加速向各个应用场景渗透。

10月31日，在顶尖科学家大会的一场生命科学与交叉研究论坛上，诺贝尔奖得主、图灵奖得主与中国科学家共同探讨了关于基因组及表型组研究、神经科学研究以及重大疾病研究领域的热点科研方向。专家表示，伴随着新技术和新学科的兴起，生命科学研究将更加趋于系统化、规模化、数字化，呈现出以多学科交叉为基础， 以分析与整合并重、微观与宏观相结合的研究体系。

浙江大学物理研究院院长周如鸿教授表示：“合成生物学、纳米生物学、生物信息学、计算生物学、组织工程等学科领域不断崛起，计算能力、自动化、机器人和人工智能的快速发展正在改变相关行业的面貌。“

周如鸿表示，新的研究模式正在形成，工程、物理科学和生命科学正在以空前的速度交叉结合在一起。以纳米生物学为例，这一新兴领域的特点是物理学、材料科学、合成有机化学、工程学和生物学之间的相互作用。”作为一门新学科，它有可能会彻底改变医学的潜力，它结合了纳米科学和生物学的工具和材料，设计了使用生物大分子构建分子装置的方法，试图利用自然界中的概念来构建分子机器。“周如鸿说道。

2020年图灵奖得主、加拿大计算机科学家阿尔弗雷德·艾侯（Alfred Aho）教授表示：“以神经领域研究为例，人脑可能有100万亿个突触，有百亿级的神经元，面对这样庞大的神经系统，了解人脑的运作方式和处理信息的方式，有助于我们未来建立新的计算的范式，而这些范式应该能够突破当前计算方式的局限性。”艾侯教授认为，量子计算机就是一个例子。

基于数据的科学发现范式转变

顶尖科学家协会的报告指出，新冠疫情深刻影响了全球生命科技的战略方向，要打造更加强大的人类命运共同体，就要进一步促进疾病认知、药物研发，大规模流行病应对策略等多方面的科研合作。

随着大数据技术的快速发展，生命科学研究正在向基于数据的科学发现范式转变，以生命组学、大数据技术、大队列为核心的精准医学正在成为生命科学研究的主要模式。

基于大数据的人工智能技术在改善全世界数百万人的健康方面具有巨大潜力。它提高了诊断和筛查的速度和准确性，有助于临床护理，加强了研究和药物开发，并支持多种公共卫生干预措施，如疾病监测、疫情应对和卫生系统管理。

近日，由生物医药智库Deep Pharma intelligence（DPI）发布的全球首份真实世界研究人工智能行业报告预测，未来三年，AI驱动下的中国真实世界研究（RWS）市场规模年增长率将达到40%，超过随机对照试验（RCT）。到2024年中国RWS市场规模将达到176亿元人民币。

这份报告进一步指出，人工智能支持的大数据分析有助于发现特定群体的药物事件关联，改进了检测和风险效益评估，能将筛查成本降低80%。报告同时明确，中国将把传统中药研发视为真实世界研究的重点之一，由此产生的真实世界证据（RWE）可提交给中国国家药品监督管理局（NMPA）的药物审评中心（CDE），作为药物和设备审查和批准的相关证据，并可在国内用于支持药物开发和监管决策以及其他科学目的。

在保护用户隐私前提下的数据流动也将加速全球科学的进步。今年的顶尖科学家大会召开前发布了一份开放科学报告指出，开放科学区别于早期的开放获取和开放数据，聚焦通过信息的自由流动来更广泛地获取及更可靠地使用知识，以推动科学文化的根本转变为核心；并通过资源利用效率提升，加快科学技术的发展。

科学家们表示，开放科学将助力国际交流合作迈向纵深。2018年生命科学突破奖获得者唐·克利夫兰（Don Cleveland）教授认为，科学家们需要同拥有不同专业知识的人进行合作，这类合作应是世界性的，跨越边界的。中科院院士、实验高能物理学家王贻芳教授也表示，国际合作是粒子物理学取得成功的关键。科学家们在保持一定竞争的同时，应开展多形式的国际合作。

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