人工智能驱动的生命科学研究新范式

生物技术和信息技术的迅速发展,使生命科学进入了数据爆发的新时代,传统生命科学研究范式难以在日益增长的生物大数据中揭示生命复杂系统的本质规律。随着人工智能（AI）在生命科学研究领域持续取得颠覆性突破,AI驱动的生命科学研究新范式呼之欲出。文章通过深入剖析AI驱动的生命科学研究的典型范例,提出了生命科学研究新范式的内涵和关键要素,阐述并讨论了新范式下的生命科学研究前沿和我国面临的挑战。     

探测优化“智”取为上——北京大学化学学院赵新生教授

科学的发展已经可以让人们在单分子水平上研究生物世界,尤其是为了充分了解生命活动的本质,有必要在单分子层面上对生命活动进行研究,单分子探测就是这样一门技术。它是指在单分子水平上,研究分子的运动、分布、以及与其他分子的相互作用,直接观测单个分子的性质可以揭示出因大量分子系综平均而抹去的隐蔽信息。有时,这样的信息正是认识生命活动的本质所必需的。     

生命大科学：从微观到介观的组学研究

世纪之交的“人类基因组计划”开启了生命大科学的研究新时代,形成了以整体性高通量研究为特征的各种生命组学。最初的组学研究主要在分子层次上展开,如基因组学、转录组学、蛋白质组学等,表现出数据驱动的研究新范式。随着研究技术的发展,组学研究上升到介观层次,其核心是2017年启动的“人类细胞图谱”计划。目前,研究者已经能够在组织器官乃至个体水平开展组学研究,通过整合不同层次的组学数据来认识生命复杂系统。     

从“科学革命的结构”看创新——对创新的一般性规律探索

库恩的“科学革命的结构”给出了科学发展的一般过程,这个过程是通过范式概念揭示的.真正的创新,从根本上说是范式的转变,是一场革命,它必然引起经济、政治以致整个社会结构的变化.创新与范式具有内在关联.通过对二者关系的研究,可以探究创新的一般性规律:创新是一种解谜过程,在解谜过程中不断扩展研究区域从而引起原有体系结构的改变;创新过程中遇到的阻力,首先来自原有范式的制约,这种制约需要创新主体具有的科学思维、科学精神来超越;突破并超越原有范式的制约后,需要把新前景作为创新的动力;在多元范式竞争后出现的新范式就成为根本性创新的标志.     

复杂性思维范式的新理解——基于认知隐喻视角的探析

 从认知隐喻的视角,阐述了简单性思维和复杂性思维的历史演进及其科学发展背景;指出,复杂性思维范式是以“非机器”认知隐喻为其基本特征,其内在结构是以“系统”思维为基础、以“生命”和“生态”双重认知隐喻为基本特征。     

智能时代的脑科学与类脑智能研究

以智能科技为核心技术、智能算力为生产力的智能时代再次把脑科学推向世界科学与技术前沿。脑科学是研究人、动物和机器的认知与智能的本质和规律的科学。对神经系统结构和功能联结规律进行全面解析将最终绘制成脑功能联结图谱,近10多年来神经科学研究致力于系统性地解析神经系统的神经元类型和神经结构连接,在单细胞转录组分析、神经网络结构示踪等技术推动下取得了阶段性进展。解析人类大脑这一最为复杂的信息和智能系统,会启迪类脑智能理论和类脑智能技术,即脑科学/神经科学启发的智能理论和技术。在智能时代,脑科学研究的多学科交叉研究范式促使脑机接口、类脑智能计算等类脑智能研究领域加入脑科学。脑机接口的神经解码和编码技术为绘制人脑功能神经网络图谱提供了重要的功能研究技术和方法,并且可探索在脑疾病临床诊治上的应用。类脑计算正成为脑科学研究的一种新范式,借鉴脑处理信息和学习的基本原理发展高能效、高速和智能的新型类脑计算系统,利用发展的类脑计算系统可以加速发展脑模拟和数字大脑,促进理解大脑运行机制和治疗脑疾病,发展数字脑科学和脑医学。新近出现的脉冲神经网络智能处理器为构建大规模类脑智能计算系统奠定了基础,未来类脑超级算力极可能超过人类大脑算力,影响智能科技变革和人类社会发展。     

库恩范式理论的信度与效度辨析

托马斯·库恩所著的《科学革命的结构》的问世,为科学发展的模式带来了一个全新的词汇——"范式"。这引起了人们对范式理论的关注和不同方面的研究与解析。比如讨论范式的内涵和功能,探讨范式理论的方法论意义,将"范式"引入其他学科等等。文章试从一个全新的角度,借用社会学中信度和效度的概念,对库恩的范式理论进行解析。     

人体再生复原科学——人类生命科学新体系

生命科学研究方向在哪里？ 生命科学是当今世界科学发展最为迅速的领域之一。对于20世纪大多数生命科学家而言,生命是一架基于还原论原理建造的“自动机”。现在的科学家们已经意识到,有机体是一个由成千上万生物大分子和小分子相互作用形成的完整的复杂系统只有认识整个复杂系统的结构和功能,才能真正地了解生命。     

诺贝尔自然科学奖106年回眸

对人类生命信息传递的研究关系到生命本质、疾病发生及预防等一系列重大问题的解决。鉴此,诺贝尔奖对其特别关注,14次授予这个领域的研究成果,从而确立了──人类生命信息传递系统细胞间的通信要通过细胞间的信息传递完成。20世纪上半叶就已确认,细胞外的小分子信息物质,     

破解脑电波信息传送与接收技术

本文把千百年以来古人所研究的人类生命现象的特征,和天体物理的关系结合起来,揭示人类生命的能量源泉和人类生命在宇宙空间星系中的定位,导出人体信息传播的时空概念,破解脑电波信息的捕捉与接收技术。     

技术伦理研究范式演化的知识图谱

为充分了解前沿技术对技术伦理研究范式演化路径的推动作用,在Web of Science平台检索国际技术伦理研究领域相关文献,根据文献逐年分布情况,运用CiteSpace信息可视化软件绘制3个阶段的文献共被引网络知识图谱,在聚类分析的基础上展现国际技术伦理研究主题的演化路径:根据库恩范式转换理论,国际技术伦理的发展经历了从无统一范式的前科学时期到具体技术领域的伦理研究范式的常规科学时期,并从"一般意义的技术的伦理思考范式""单一技术领域伦理研究范式"向"多元技术领域伦理研究范式"转换。通过可视化分析,以期及时、准确把握国际技术伦理研究动态,促进中国技术伦理研究健康、持续发展。     

基于复杂网络多尺度的科研合作模式研究方法

运用网络科学理论解析科研合作网络的结构特征,借以阐明科研主体的合作模式和行为机制,是当前科研合作关系研究的重要方向。基于复杂网络多尺度理论,研究构建了科研合作模式自宏观、中观到微观的多尺度分析方法,包括全局、模块和模体基本概念、一般方法及科研涵义;进而运用于实际复杂网络领域科学家合作网络中,有效揭示了不同尺度的合作模式和行为机制。研究提供了科研合作系统模式监测、分析和管理的层次化思路和方法。     

2004—2015年国家自然科学基金体育科学立项统计分析

<正>体育学科是研究各类社会体育现象,最大限度发挥人体运动机能以及通过身体练习促进人体健康的综合科学,涉及社会学、生物学、数学、信息、力学、工程、医学等多个学科门类[1]。获得国家自然科学基金支持是发展体育科学的重要渠道。1986年以来国家自然科学基金在推动体育科技创新,促进学科发展,发现、培养优秀人才等方面都起到了重要作用[2]。为此对基金体育科学的立项情况、研究水平、领域、内容、不足和趋势进行统计分析,为促进体育     

知识嵌套结构模型

经分析发现目前研究并没有揭示知识结构规律.为此,本文提出了仿生学演绎研究方法,由生命结构模型推理建立了知识嵌套结构模型.经实证研究,该模型揭示了知识结构规律是知识嵌套结构规律,并推导出了知识管理的新思维与内容.该研究是现有成果的突破,具有重要的科学意义.     

信息不对称背景下的高职发展问题研究

通过揭示高等职业教育宏观调控与微观运行之间、微观运行与企业经济运行之间、人才培养与人力资源市场技能型人才需求之间的信息不对称现象对高等职业教育发展的负面影响,解析了造成高等职业教育发展信息不对称问题的本质原因,提出了解决高等职业教育发展进程中信息不对称问题的路径和对策。     

“算法”与国家治理创新——数据、算法与权力的知识生产与逻辑呈现

数据、算法在当前国家治理实践中发挥着巨大作用，为了揭示算法的知识本质及其权力逻辑，根据科学技术研究（STS）和批判数据研究（CDS）对西方算法理论进行梳理的基础上，结合多个警务部门的大量深度访谈资料和数据，从中得出经验见解来打开算法的知识黑箱。研究表明，作为一种构建知识和权力的技术机制，算法一方面可以构建非结构性数据间的相关关系，以预测分布式群体的行为；另一方面，促进对复杂社会需求的高度响应和协调。除了塑造社会秩序和回应社会需求，文章进一步揭示了隐藏在算法光鲜技术科学背后的风险根源。通过对引发算法技术争议的焦点——算法透明性进行分析，在此基础上剖析算法的风险是如何在“技术”和“社会政治结构”两套科学/叙事知识中产生，并随着算法在各领域的广泛应用而引起“平等与正义”的科学争议。由此，可以为算法这一新的研究范式提供连贯的分析与统一理论，系统呈现算法给社会科学研究带来的挑战。     

推进数据密集科学发现 提升科技创新能力：新模式、新方法、新挑战——《第四范式：数据密集型科学发现》译著出版

海量科学数据正日益成为科学研究的有力工具及知识基础。文章从《第四范式:数据密集型科学发现》一书出发,通过地球与环境科学、生命与健康科学、数字信息基础设施和数字化学术信息交流等方面基于海量数据的科研活动的生动实例,揭示了这种数据密集型科学发现的新范式对科学研究带来的新模式、新方法,最后从科学数据的管理、互操作、数据权益管理、数据素养等方面提出了驾驭第四范式的挑战。     

北京大学科研结构与学科交叉研究

通过对Web of Knowledge数据库的2011—2015年间北京大学作发表的SCI/SSCI文章进行聚类分析,揭示出近5年北京大学热点研究领域,并运用VOSviewer软件绘制北京大学科研结构图谱,从而展现各研究领域间的关联程度、探究北京大学的科学结构。围绕北京大学科研结构,从不同分析角度诠释其学科发展特性,进行学科交叉性和创新性的分析。目标是通过研究和揭示北京大学科研结构,发现学科交叉领域,并进一步从学校层面制定激励机制,促进形成具有北京大学特色的协同创新模式。     

生命法学及其在中国的前景

 生命法学是研究生命法这一特定法律现象及其发展规律的科学,是近年来在我国发展起来的一个法学新学科。生命法学的产生渊源于研究生命法律问题之现实需要,渊源于生命法这类特殊法律现象自身发展之需要。生命法学是一个独立的部门法学科,是一个综合性的法学新学科。生物经济健康发展的客观要求、健全和完善生命法制建设的内在需要以及学界的重视等众多因素的存在使得生命法学在中国有着非常光明的发展前景,它将会成为21世纪中国法学研究领域中的一门显学。     

知识生态系统微观机理探析——以DNA双螺旋结构发现的引文网络为例

以波普尔的世界3理论、库恩的范式理论以及陈超美的科学计算理论为基础的科学知识图谱可以反映科学知识系统的运行机理。科学引文网络作为一种重要的知识生态系统,其中包含的科学知识增长、科学知识代谢、知识渗透、知识涌现、科学革命等现象都可以用来解释知识生态的机理。通过描绘DNA双螺旋结构发现的引文网络图谱揭示引文知识生态的微观机理。