从分子生物学的角度来看,我们的机体需要基因组、转录组、蛋白组、代谢组等系统组合成有机的整体才能正常运转。到目前为止,除了基因组学,其它组学(`Omics)的信息体量仍停留在统计学阶段。当我们掌握了更多的组学信息,系统生物学(Systems Biology)会将所有组学信息有机地整合在一起。这样庞大的信息量和复杂性,已远远超出了人类可以掌握的范围,必须借助于超级计算机和机器学习,才能一解其中奥妙--这是未来生物学的发展方向。系统生物学的进展也将为系统医学(Systems Medicine)提供基础。当人们可以将自身所有组学进行检测、得到身体健康状况的动态信息,那么见微知著、未雨绸缪的疾病预测则将成为可能。 除了自体系统,我们身体也和环境产生密切的关系。我们每个人口腔、皮肤、和肠道中寄生的微生物,数量远远超出宇宙中星体的总和,它们与人体组成有机的整体,与我们的疾病和健康息息相关。来自加利福尼亚大学圣迭戈分校的Larry Smarr教授,多年来致力于研究人体中的微生物组。LarrySmarr教授通过深度测序识别菌群,利用IBM Watson人工智能系统来分析菌群变化和疾病的关系。这是应用机器学习处理生物系统庞大数据的一个范例。
Larry Smarr教授在Exponential Medicine会议上发表演讲“从组学到行动(From `Omics to Action)” 会议期间,笔者有幸与LarrySmarr教授同桌共进晚餐。其间,他分享了把自己当作研究对象的一些体验。LarrySmarr教授每天都会保留自己的粪便样品并检测其中的肠道菌群。他发现了一些菌群的变化与自己的炎症性肠炎的病程发展有很强的相关性。另外,LarrySmarr教授表示对机器学习和人工智能帮助医疗事业的发展持乐观态度。同时,他也安抚同桌的几位医生,他们这一代的医生不太可能被拥有人工智能的机器人医生所取代。 当然,目前机器学习只停留在分析数据相关性的阶段。但是,随着系统生物学信息的积累和机器学习甚至人工智能的发展,我们对生物的认知和基于此的系统医学将迎来指数级的发展。 另外,科学家们已不满足于简单的读取基因序列。在科学家和未来学家Andrew Hessel领导下的新人类基因组计划将致力于人工书写基因组(HGP-write)。在此计划中,科学家们将把组成DNA的基本元素--A、T、G、C--编译称为1和0的代码,以便更好的解码DNA如何编译完整的生命体,并为人工编辑新的生命提供基础。Andrew Hessel预计,在2020年HGP-write将完成书写三至六百万个碱基对,占人类基因组的1~2%。笔者认为,编写基因创造生命这样的想法或许听起来比在80年代想象读取人类基因更为疯狂,但这或许会成为未来硅基的人工智能理解炭基的自然生命的一块基石。
Andrew Hessel在Exponential Medicine会议上发表演讲“纳米医学和合成生物学(NanoMedicine +Synthetic Biology)” 二、疾病的预防与治疗 在疾病出现的最早阶段作出诊断,能够大大提高治愈疾病的几率。近年来,生物学家们发现了很多可能标识癌症等疾病的生物分子,提供了早期无创检验的手段。另一方面,越来越多的便携或是搭载于智能手机平台的科技产品致力于实时检测人们身体健康状况。会议期间,迈欧公司(MIO)展示了采用心电图技术能够准确测定心率的手环,搭配安装智能手机应用--pai(个人活动智能—Personal Activity Intellengence),可以在人们运动时检测运动强度并提供运动指导。在疾病监测的可穿戴设备方面,去年Google推出的可以监控糖尿病患者血糖的隐形眼镜可称为先驱。
迈欧公司在会议期间展示的心率手环和手机应用pai (责任编辑:本港台直播) |