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观点摘录 新兴技术论坛:云时代的科学第四范式

发布时间:2021-05-04 04:50:04 已有: 人阅读

  2020年浦江创新论坛-新兴技术论坛“云时代的科学第四范式”于10月29日下午在锦江饭店锦江小礼堂举行。中国科学院上海巴斯德研究所“发育与健康微生物学研究中心”首席科学家、法国科学院院士、美国科学院外籍院士、德国科学院院士、瑞典工程院院士、英国皇家学会会士Philippe Sansonnetti,中国科学院院士、复旦大学常务副校长、复旦大学上海医学院院长金力, 中国科学院院士、中科院上海营养健康研究所生物医学大数据中心首席科学家赵国屏,以及青云QingCloud CEO,Eclipse Committer黄允松,分别做主题报告。(按演讲先后排序)。

  ▼ Philippe Sansonnetti,中国科学院上海巴斯德研究所“发育与健康微生物学研究中心”首席科学家

  ○ 1.如今数据的沟通和交流变得越来越重要,在生物学的传染疾病研究过程中,微生物整个发展的相互介入包括整个遗传学还有物理、化学包括基因组学各方面相互作用,所有的研究过程均会生成大量数据,更需要相互之间的协同效应。

  ○ 2.所有中都有生物,且是微生物群落,存在于皮肤的各个地方,在新冠疫情下,需要更加注重微生物群落相互之间的作用,研究如何应对各种各样的疾病或者细菌和病毒。

  ○ 3.随着科技的发展和变革,在进行微生物研究的过程中,可以更方便的获得数据,而且数据处理方法也更为强大,使得每一次研究都发生质的飞跃。

  ○ 4.新的测序和新的生物信息方式可以帮助科研工作者了解整个微生物群落的情况,相关数据采集量越来越大,总体上的数据复杂度也越来越高。

  ○ 5.体系非常复杂,中的微生物菌落能起到屏障功能,以刺激或消弱病毒感染,多年来做了很多研究,探寻细菌感染的发病机理,研究结果表明,在一开始感染时就对病菌有充分了解并且进行干预措施能起到很好的效果。

  ○ 1.传统的科学研究是问题导向的研究,而大数据时代的科学第四范式下的科学研究是产生问题,核心是通过产生大量数据而产生问题。这两种范式并不是相互排斥的,而是相互补充,使研究效率更高。

  ○ 2.数据的作用是从观察现象到发现因果关联,因果关联构成对自然界认识的重要部分。首先要通过“测量”获得大量数据,然后才能进行分析。生命科学已进入大数据时代,与大数据的概念相似,基因组学范式的第一步即是发现基因与表型的关联。

  ○ 3.表型组范式是继基因组学范式的一种新科学范式,是大数据时代生命科学的第四范式。表型组范式与基因组范式的主要区别在于从筛基因到筛表型+基因。

  ○ 4.精密测量技术和大数据科学的发展使科学家们可以对大规模人群样本进行全景精密测量后获得海量表型大数据,并加以科学分析,继而,发现表型—环境—基因之间、宏观表型—微观表型之间的跨尺度关联与相互作用,最终绘制出人类健康与疾病的全景式表型组“导航图”。

  ○ 5.新范式下的产业创新链主要体现在:一是以精密测量为导向,突破一批生命健康与临床诊疗关键技术,推动健康管理与医疗设备的研发;二是通过对健康人群和疾病人群精密测量,发现全新生物表现标志物,研发新型诊断试剂和产品;三是解晰健康与疾病表型的遗传基础及致病机制,数量级获得新型新药靶点及组合,为原创新药提供源头支撑;四是挖掘表型组图谱大数据,发掘全表型组基因关联分析方法,形成系列健康管理数据产品和智能化辅助诊断系统。

  ○ 1.生物学经历了三次,伴随着每次,数据量在不断增大。第一次始于上世纪中叶,进入分子生物学时期;到上世纪八十年代末九十年代初时,发生第二次,进入基因组学时期,此时数据量已达到TB级;第三次开始于21世纪初,即进入了生命科学、物理科学和工程学的会聚时期,数据量则进入了EB级。

  ○ 2.流行病学是研究人群中疾病以及健康相关状况及其影响与决定因素,并研究防治疾病及促进健康的策略和措施的科学。在流行病研究过程中的每个层次上都会产生大量数据,这些数据能够有效的支撑研究工作。

  ○ 3.传染病暴发上升原因主要源于四大因素:一是全球经济的一体化使人口和货物的流通加速;二是全球气候总体呈现变暖趋势;三是城市化与壹健康,全球大城市人口量急剧上升;四是经济社会发展与传染病防控因素,贫困地区医疗卫生条件差,快速发展中国家防控体系不完善,发达国家“消费型”生活方式,因此新时代需要新的平衡。

  ○ 4.从考虑应用目标和追求基本认识两个维度,生物医学研究或划分为四大象限,一是巴斯德象限的应用基础,既寻求扩展知识的边界,又受到应用目的影响的研究活动;二是生象限的应用研究,单纯的应用研究,不寻求对某一学科的全面认识;三是波尔象限的基础研究,只受认识需求推动,不受实际应用引导的研究活动;四是NCBI象限的数据/样本积累活动,这是真正需要国家支持才能做好的事。

  ○ 5.传染病防治体系应将传染病的相关研究纳入其中,在疾控、医疗、研究教育机构相关单元之间建立经常性的联系和有效的科研合作。在实现信息与资源在安全可控及绩效共赢基础上的交流共享。以临床为核心,建立“非典”研究的常规演练体系。

  ○ 1.软件定义世界。以汽车为例,软件定义汽车带动商业模式的发展,汽车功能的发布和更新不再依托硬件的发布和更新,当下一代汽车进行投入的时候绝大部分岗位将是软件工程师。

  ○ 2.网络是云计算的核心服务,云计算的拓展带来SDN的多域互联,SDN从局域往广域拓展,到SDN-WAN。而云网边端带来物联网的落地和实践。新冠肺炎疫情正在加速物联网的发展,三分之一的决策者表示将因新冠疫情而增加物联网的投资。

  ○ 3.云计算的计算形态可划分为几种类型:一是科学家用的较多的高性能云;二是较为普遍应用的面向云原生应用的容器混合云;三是私有云或托管云;四是公有云。

  ○ 4.数据如果是孤岛式没有共享,不能相互交叉,则研究则没有意义,以上海为例,很多科学团队在从事微生物、病毒传染病等相关研究,这些研究是相互交叉的,是大数据的交叉和分享过程,这时无有云还是行业科研云形态都变得至关重要。

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