原标题：《在香山科学会议第696次会议上，与会院士专家一致认为，生命科学研究的核心问题是：亟待解析人体能量信息网络机制》

作者：张思玮 

“当今，人类面临的核心科学问题是如何揭示生命物质和非生命物质演变的四维空间运行规律，解析能量信息在其中的网络传递机制。这不仅是揭示生命活动本质的科学基础，也将是关系人类生存、健康和可持续发展的重大基础科学。”近日，在香山科学会议第696次会议上，中国工程院院士丛斌表示，以还原论+整体论系统解析生命活动现象，用信息技术及其算法刻画生命活动从微观到宏观，从局部到整体，从分子到组织、器官乃至整体的演进过程。解析局部与整体、局部与局部、局部与节点、节点与节点之间的关联关系和互联互通的能量信息网络结构，有可能为生命科学研究带来新范式。

不过，一直以来，科学家更习惯在三维空间，即以物质静态的空间结构进行研究。丛斌认为，在此基础上，还需要加入时间和能量信息网络传递维度形成四维空间，才能更好地探究生命活动的本质。

对生命活动机理的认识和对健康的追求，是人类长久以来不断探索的共同目标。对生命活动从宏观到微观各层面信息的观测与对这些信息背后的生命活动机理的理解，一直是整个生命科学和医学探索的核心。对此，清华大学教授张学功认为，全方位跨尺度获取人体多维度信息，是认识生命活动与健康的基础。

能量信息无处不在

其实，在自然界中，能量信息无处不在。能量作为生命活动的动力，不仅可赋能构成生命体的各种结构，还可以维持体内生命物质的位移或变构等微观运动，同时伴随体内的信息交流。

而信息是客观事物之间相互联系和相互作用的表征，是创建一切宇宙万物的最基本单位。它以能量波为主要载体形式，通过传输和转换实现信息传递。 那么，能量信息在生命体内是如何传递的呢？对此，丛斌认为，很可能也是以特殊生物微波的形式存在（能够被可视化），调节生命物质同化和异化，通过对立统一矛盾运动，完成生物大分子间的互作、代谢更新、复制变异和机体稳态。

“人类生命活动本质体现的是组成人体结构的演变过程及机制，即蛋白质及其他生物大分子的同化作用和异化作用的对立统一运动过程。在此过程中，生物大分子以自我更新、自我复制、自我调节的方式维系生命整体活动所表征的高智能、自组织、自稳态，新陈代谢、自我修复、自我繁衍。认知生命活动本质的重大基础研究就是对这一过程进行系统全面解析，揭示随时间变化而变化的生物大分子结构动态变化特征、瞬时属性，以及由此而决定的细胞结构和功能状态，探索在不同健康状况、不同基因结构、不同生活方式和所处不同生活环境下的人体生物大分子变构及细胞结构和功能状态的动态变化规律。维系分子互作演变的机制是能量信息传递。”丛斌表示，人体作为生命体的典型代表，可能也像宇宙一样，由明物质、暗物质、暗能量三部分构成，并由无时不在的能量信息的网络化传递转换机制调节维系生命活动。

如果说上述能量信息假说为科学研究新范式提供了目标和思路，那么生命科学领域的现实窘境则进一步催生了科学研究新范式的出现。

当前，现代医学对疾病的认知和治疗并没有本质突破，依然使用天然的和化学合成的物质去对抗治疗疾病。对基因治疗虽寄予了厚望，但有“DNA之父”之称的美国著名学者詹姆斯·沃森却忠告，要想通过基因序列治疗癌症和其他疾病，可以说是没价值的。

此外，越来越微创的外科手术也未改变其以丢掉组织为代价来治疗疾病的传统疗法。互联网+人工智能更谈不上真正实现医学与信息科学的融合。

“因此，现代医学对人的整体生命活动规律的认知仍停留在局部化或碎片化层面，依然不能清晰解释许多疾病的本质，更谈不上对生命活动本质的基础科学问题的揭示，还不知晓能量与信息在人体内部的互联互通，与人体外部环境的交换是怎样的生物物理模式。”丛斌说，传统科学范式难以进一步系统地揭示生命活动过程的演变规律，亟待建立新的科学研究范式，系统刻画人体生命系统。

同时，丛斌还认为，通过构建数字生命与全息人体，是系统性解密生命活动本质和全面认知人体生命系统的基础，驱使生命科学研究进入"数据密集型科学发现"的新范式，促进生命科学和信息科学深度融合发展的前瞻性、战略性和系统性布局。

香港大学教授张世明认为，基于对自然生命活动过程的深刻研究，可实现对复杂生命现象的和规律的定量理解，建立生命活动过程的数学模型，可采用数字智能技术克隆相关生命活动过程，系统解密生命活动的本质，构建具有生命活动演变过程的全息数字人体，全面认知人体生命活动本质。数字生命与全息人体是生命科学与信息技术深度融合揭示生命活动本质的基础，是未来生命科学研究的新范式。

须多学科交叉解答科学问题

传统的西方医学主要以人体的生理、结构和疾病为研究对象，并在还原论的方法指导下，注重结构性的“实体”实验，以空间变化为主要观察目标，但却无法做到同时获得空间和时间上的病症动态变化、生命功能的能量和信息变化等的系统认知。

现代生命科学以还原论、系统论、信息论、控制论的方法和思维模式为引领，揭示生命整体的活动规律及其本质，研究疾病整体水平的发生机制，在整体水平创新预防和治疗方法，是现代生命科学研究的重要方法论。

目前，生命科学领域的研究不只是用先进的观测手段揭示亚细胞水平或分子水平的微细结构，更不是仅以先进技术所发现的静态结构就能表征生命的微观和宏观动态过程。

“亚细胞或分子水平的系统生命活动既依赖于一定的结构存在，也需要结构间的系统互作，更需要结构间互作所表征的功能的时空变化。”丛斌将生命科学领域的研究归纳为三大基本科学问题：解析生命体微观结构、探索结构之间的关联关系、揭示结构及功能的时相性变化规律。

毕竟，生命系统具有非线性多层次开放性特征，处于复杂多变的时空环境中。面对生命与健康的多组元、多尺度、跨时空、跨层次的相互作用的复杂网络化表征，丛斌认为，亟需建立学科交叉、知识融合、技术集成的科学技术体系，才有可能揭示人体能量信息网络化复杂巨系统。

刻画全息人体生命系统

不可否认，以基因组学、蛋白组学、代谢组学等系统生物学为代表的生命科学技术进步使人们有可能从超微观的分子、微观的生物大分子、亚细胞、细胞、细胞间链接、组织、器官、系统和整体多层面解析结构，解析结构间的关联关系，系统性探究组织器官中细胞的精细结构及其功能的时相性变化，获取海量的生命活动数据知识。

但是只有海量数据还远远不能揭示生命的本质。

“我们还需要建构数学模型，揭秘生命科学大数据背后的生命活动过程规律的数学表达，有效模拟、再现或复现生命活动过程，重构生命体四维结构和时相性变化规律及物质、能量与信息转化形式。”丛斌说，最后用人工智能刻画全息人体生命系统的数学模型，以定性定量定位描述生命活动的状态，健康水平、疾病程度及治疗效果和转归。

与会专家表示，生命科学领域产生革命性变革，一定源于医学科学与以大数据、物联网、人工智能和量子计算为代表的信息技术深度融合。

“通过创新算法、提升算力、建立模型，以新的科学范式，解析人体能量信息网络传递机制，这样不仅能洞察人体变化、探究致病机制、精确疾病诊疗，还可以有效疾病预防、指导保健实践，最终助力健康中国战略实现。”丛斌期望。