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摘要:(目的)剖析生物医学领域"数据爆炸、知识贫瘠"的结构性矛盾,论证知识的量化是学科走向成熟的关键一跃。(方法)将人类积累的生物医学知识划分为游记(文献综述)、标本馆(数据库)、地图(可计算知识)三种形态,结合天文学星表与化学元素周期表的科学史规律,以及 332 模块人体尺度表征在 1,916 个 DrugBank 小分子、23 类疾病药物重定位场景中的系统评测结果,提出知识量化的三个动作(参数化、结构化、闭环化)与四步路线图。(结论)生物医学拥有全人类最庞大的数据产量,但核心知识仍以叙事形态存在;知识的量化不是把文献数字化,而是建立可运算的知识坐标系——坐标系先为未知预留位置,向知识量化发起进攻的时机已经成熟。
关键词:知识量化;可计算知识;世界模型;模块地图;药物重定位
1 引子:一个冷峻的判词2026 年 8 月,Nature Reviews Drug Discovery 刊发了一篇十六位学者联合署名的综述,系统复盘人工智能在药物研发领域的十年应用历程[1]。二十多页篇幅,结论可以用四个字概括:
数据爆炸,知识贫瘠。
人类基因组草图问世二十余年,测序成本断崖式下降,多组学数据指数增长。但综述的判词很冷静:单纯的采集只是数据;能从功能层面解析生物过程、支撑真实决策的,才是知识。
这句话值得整个行业停下来想一想。因为它指向一个反差极大的事实:
2 知识的三种形态:游记、标本馆、地图测序仪每几个月就翻新一次,而知识的容器三百多年没有换过——还是那篇 PDF。
把人类积累的生物医学知识粗略分类,大致有三种形态。
第一种:游记。 文献综述是典型的游记形态。一位资深研究者花两年时间,把某个领域的几百篇论文读通,写成一篇逻辑严密、修辞精妙的综述。它告诉你哪里有山、哪里有河、哪条路走得通。以衰老研究为例,2023 年 Cell 的综述把衰老标志扩展到十二个,每个标志的机制、证据、相互关系写得清清楚楚[2]。这是一篇极好的游记。但游记有个先天局限:读得懂,算不了。十二个衰老标志,哪个标志在哪个器官、以多大权重、通过哪条通路参与哪种疾病?文字给不出数字。你可以引用它、讨论它,但不能把它放进方程里运算。
第二种:标本馆。 数据库是标本馆形态。UniProt 存了上亿条蛋白序列,GWAS 目录存了数十万个遗传关联。每一件"标本"都贴好了标签,编号清晰,随时可查。但标本馆的局限同样明显:查询不等于推理。你可以问"某个基因有哪些已知关联",但它不会告诉你"扰动这个模块之后,整张网络会怎么响应"。标本是静态的,标本之间没有路。
第三种:地图。 地图是知识的第三种形态,也是最少见的一种。地图与游记、标本馆的根本区别在于:地图上每一个对象都有坐标,对象之间有路网,而路网支持规划路线。换句话说:游记描述地形,地图支持推演。你可以拿着一张量化的地图问:从这里出发,走哪条路、花多少代价、到哪里?这个问题在游记和标本馆里都问不出来——前者没有坐标,后者没有路网。
生物医学最缺的,就是这第三种形态。
3 量化是知识的关键一跃回看科学史,有一个反复出现的规律:
一门学科的成熟,标志是它的核心知识从叙事变成可运算的对象。
天文学从占星叙事走向星表与万有引力方程,才有了轨道预报;化学从炼丹术的配方叙事走向元素周期表与定量反应,才有了合成工业;物理从自然哲学的格物致知走向微分方程,才有了工程学。每一次跃迁,都伴随知识容器的更换:从文章,变成坐标系。
生物医学呢?它拥有全人类最庞大的数据产量、最高产的文献体系,但它的核心知识至今仍主要以叙事形态存在。综述越写越长,机理越描越细,可一旦要问一个定量的、可运算的问题——"这个干预通过这个模块,会让这个人发生多大变化"——叙事就沉默了。
这就是"数据爆炸、知识贫瘠"的准确含义:不是知识不够多,而是知识不够算。
而把知识变得可算,需要三个动作:
参数化:每个知识对象有可测量的参数。细胞衰老不再只是"细胞衰老会导致炎症",而是一个有读数、有单位、有正常范围的量。
结构化:知识对象之间有可组合的关系。模块之间如何连接、如何冗余、如何代偿,写在网络结构里,而不是写在句子的从句里。
闭环化:知识可以被检验、被修正、被迭代。预测错了,参数跟着改;新数据来了,边界跟着调。
参数化让它可测,结构化让它可算,闭环化让它可进化。三者齐备,知识才从"读的东西"变成"跑的东西"。
4 世界观需要载体再往深处想一步:为什么知识的量化如此重要?因为世界观需要一个载体。
每个严肃的研究者脑子里,都装着一个生物医学世界观——关于人体如何运作、疾病如何发生、干预如何起效的一整套信念结构。但这套世界观装在脑子里,就有三个致命问题:没法共享、没法运算、没法对抗遗忘。你的世界观和我的世界观不同,我们只能争论,不能对账。
世界观不能只装在脑子里,要装进坐标系里。
一张量化的知识地图,就是世界观的公共载体。它把"我认为炎症驱动衰老"变成"炎症模块与衰老模块的耦合系数是多少、证据等级是什么、在哪些人群中验证过"。
装进坐标系之后,世界观才能做一件装在脑子里永远做不到的事:推演。这正是定性的世界观与世界模型的分界线:定性的世界观只能描述地形;量化的世界观才能回答"如果采取这个动作,系统会怎样变化"。世界模型的五要素——State、Action、Transition、Objective、Feedback——每一个都需要坐标系才能落地[4]。
没有量化的知识,就没有可推演的世界模型;没有可推演的世界模型,"精准"二字永远停留在修辞层面。
5 进攻的路线图有了判断,就要有打法。向知识的量化发起进攻,路线大致是四步。
第一步,划定模块边界。 知识的量化不是把所有文献数字化,而是先回答"人体这个系统,应该切成哪些可运算的知识对象"。我们与清华大学未来实验室的研究中,构建了 332 个模块组成的人体尺度表征——覆盖扩展衰老标志、器官系统、免疫、营养与食源性干预,也纳入了中医证候代理与药食同源靶点[3]。文献知识网络划定模块的边界,这是知识驱动的一半。
第二步,学习模块参数。 多组学数据学习每个模块的参数,这是数据驱动的一半。两条腿走路,缺一不可:只有知识没有数据,地图是空的;只有数据没有知识,坐标是没有语义的。
第三步,让地图接受检验。 量化了,就要经得起比较。我们把这张 332 模块的地图,放在 1,916 个 DrugBank 小分子、五种慢性病任务(探索性外推至 23 类疾病)的药物重定位场景里系统评测——先造尺子,再用尺子量地图[3]。
第四步,如实报告结果,包括不利的。 这里有一个值得单独强调的发现:全模块图谱在 23 类疾病中,只在 9 类严格最优。不存在普适最优的生物地图,不同疾病各有最适配的表征组合。
这个"负面结果"本身,恰恰是知识量化才能带来的知识:在叙事时代,"哪套表征更好"根本不是一个可以严格回答的问题;只有当地图有了坐标和分数,你才发现——地图的价值是分场景的,而"选哪张地图"本身就是一个决策变量。
6 结语数据是矿石,知识是冶炼,而量化的知识地图,是把矿石变成导航的那一步。
天文学等来了星表,化学等来了元素周期表。别忘了,门捷列夫画下周期表时,好几个格子还空着——坐标系不必等事实到齐才落笔,它先为未知预留了位置。生物医学的数据已经足够多,多到过剩;现在欠的,是一场向知识量化发起的进攻:
把综述里的知识变成坐标,把数据库里的标本变成路网,把装在脑子里的世界观,变成一个可测量、可运算、可迭代、可对账的载体。
问题问得越准,学科走得越稳。这场进攻,值得现在开始。
参考文献[1] Bender A, Thomas MC, Scannell JW, et al. Artificial intelligence in drug discovery: what it is, where we stand and the path forward. Nature Reviews Drug Discovery. 2026. DOI: 10.1038/s41573-026-01496-2.
[2] López-Otín C, Blasco MA, Partridge L, et al. Hallmarks of aging: An expanding universe. Cell. 2023;186(2):243-278.
[3] Xiong J, Xia Q. Toward a Self-Learning AI Agent for Drug Repurposing: Building Human-Scale Representations for Virtual Patients. Preprints.org. 2026. DOI: 10.20944/preprints202608.0998.v1.
[4] Xiong J. World Models for Biomedicine: A Steerability Framework. Preprints.org. 2026. DOI: 10.20944/preprints202605.0366.v1.
说明:本文为作者研究观点整理,文中涉及的研究工作部分尚未完成同行评审,不构成医疗诊断或治疗建议。
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