今年9月是首個全國科普月，主題是“科技改變生活，創新贏得未來”。9月20日下午，上海交通大學主動健康戰略與發展研究院執行院長吳家睿教授做客上海楊浦區圖書館，通過分享《新科學時代的思考》一書，帶領聽眾了解當代科學領域發展現狀、展望未來。

吳家睿教授

“20世紀科學研究的主流思想是‘還原論’，即將復雜系統拆解為簡單部分進行研究，以追求對自然界的深刻理解與控制。” 吳家睿以生命科學領域的探索為切入點展開話題。當時科學家們認為，由于生物體內部發生的事件同樣遵循嚴格的物理學定律、化學定律，只要把對生命的研究延伸至組成生命活動的分子層面——DNA、蛋白質，就能從分子水平推及細胞水平，進而推及個體水平。基于還原論的生命觀，今天的醫學也常常在分子的層面上來解決問題：找到引起疾病的基因或分子，針對性地治療。

吳家睿教授帶領聽眾了解當代科學領域發展現狀、展望未來。

“然而，這個傳統的、上個世紀經典的生命科學分子生物學，是碎片化的，它專門研究個別的基因、個別的蛋白質，而非從一個整體的角度、從一個完整的生命體的角度來理解生命活動。因此具有很大的局限性。” 吳家睿舉例，其局限性最突出的表現之一，就是我們在“消滅腫瘤”這場“戰爭”中奮斗40年卻未獲勝。

如今，科學家已充分認識到，生命體并非零件拼湊，而是由多層次、多維度相互作用構成的復雜網絡。復雜性思維的興起推動了研究方法革新。吳家睿幽默地稱為“十八般武器”——即科學家要用傳統的武器如分子生物學、細胞生物學，新的武器如基因組學、蛋白質組學、代謝組學等組學，以及另類的武器如計算機分析建模等多種方式進行研究。“總之，科學家正試圖從全局視角解析生命規律。而人類基因組計劃也推動了整體化研究策略的實施。中國科學家也在積極參與這一變革，并建立了系統生物學重點實驗室等研究平臺。”

《新科學時代的思考》書封

對復雜生命體的全面研究產生了海量數據，人類基因組計劃推動了生物學大數據時代到來。大數據時代又催生了研究范式從假設驅動向大數據驅動的轉變。過去一名科學家建立科學假設，加以研究探索，一篇科學論文獲得一個科學結果、解決一個問題，知識增長是線性的；而在大數據時代，一篇研究論文、一項科學研究結果的數據或能產生n項成果、解決n個問題，效率大為提升。

吳家睿舉例，英國花了若干年的時間、收集50萬名志愿者的身體健康信息所建立的英國生物銀行（UK Biobank）數據庫，從2011年至今，支持了全世界6000多個研究項目，發表的研究論文上萬篇，促進了生命科學研究的進展。

如今，吳家睿承擔的中國科學院戰略先導專項也在做這樣的工作，項目計劃積累100萬人中國人基因組、蛋白質組和代謝組的數據，以多維大數據驅動中國人群精準健康研究。吳家睿介紹，大數據驅動的科學研究呈現出開放性，一方面是大型研究成果的出現是開放式的，例如，基因組計劃從草圖完成到僅其中一條染色體被精確制圖，歷時約20年，余下還有待完成；人類細胞圖譜聯盟計劃旨在建立人體30萬億細胞中每種細胞類型的生物學圖譜，工程浩大，從2016年到2024年，僅完成“草圖的草圖”，但仍能宣告是重大的勝利。另一方面，研究成果的發表是開放式的，如現在有“預印本”這種新的發表形式，允許科學家在不完備的情況下提前公布研究成果，促進學術交流與合作，加速科學發現的過程。

人工智能是當今社會的熱點話題，那么人工智能對科學研究會產生怎樣的影響？“人工智能技術為科學賦能帶來了豐碩成果。” 吳家睿表示，人工智能能幫助科學家預測已有的蛋白質的結果，比實驗室中一個一個做實驗研究快得多；也能設計自然界中不存在的蛋白質，用于科研、醫療；還能虛擬實驗、虛擬細胞，甚至虛擬如線蟲那樣的完整生命體，研究神經活動對行為的影響。