當前，人類認識生命的探索已走到分子層面，基因治療被科學界寄予厚望。但人類對疾病的認知和治療能力并沒有本質突破，依然在使用天然的和化學合成的物質對抗疾病，對整體生命活動的改善還很有限。
揭示生命本質，既要見樹木，也要見森林。
面對越解越多的生命之謎，對于生命科學研究，現有范式難以更進一步揭示生命本質規律，必須構建新的研究范式，進行重大基礎理論創新。
2007年，圖靈獎得主吉姆·格雷曾提出，信息爆炸迫使科學家必須將實驗、理論和計算機計算統一起來，建立一種新的科學研究范式，即第四范式——研究內容由局部走向系統，方法由單一學科走向學科交叉，范疇由多層分科走向探索共性。
細胞是生命體的核心單元，人體就是一個由約37萬億至40萬億個細胞構成的復雜系統。心與小腸在解剖學上并沒有直接聯系，怎么會在生命活動中有關聯呢？大數據證明了這樣的關聯確實存在。這意味著，通過大數據、人工智能等手段，以超級算力為基礎，可以不斷將生命組織結構間的關聯解析出來。
以醫學研究的進化過程為例，我想說明一下研究范式轉變的重要意義。
以往在還原論“范式”的指導下，人們試圖通過認識單個基因或蛋白質的結構與功能來闡明個體的生理或病理活動，認為對復雜生命系統的理解可以通過將其拆解為組成的零部件并逐個拿出來進行研究來實現。
事實并非如此，還原論指導下的“一藥一靶”線性模式在抗擊腫瘤、代謝性疾病和神經退行性疾病等慢性病方面面臨巨大的挑戰。美國政府在1971年專門啟動消滅腫瘤的“戰爭”，但其結果卻遠未達到預期。
為何會失敗？根本原因在于，腫瘤屬于復雜疾病，其發生發展過程涉及機體眾多的內部因素和環境因素，以及這些因素之間復雜的網絡相互作用。因此，必須尋找新的思路從整體研究策略上改變這種單純的“碎片化”研究范式。
要從一個基因、一個蛋白質、一個分子、一次研究，轉變為對所有基因、所有蛋白質、所有分子進行系統研究，這種轉變不僅是將生命體內的研究對象從局部轉變為全局，更重要的是對生命的認知從簡單性思維轉變為復雜性思維，也就是系統生物學的思維模式。
很快，系統生物學被引入醫學領域，形成了系統生物醫學，通過整合數學、計算機科學、數據分析等去分析細胞及分子水平的微觀結構及其空間分布，解析這些結構間的網絡化關聯關系，以及揭示結構間網絡化互作的動態時空變化規律。此為系統生物醫學亟待研究的三大基礎科學問題，也是破解疾病機制和新藥研發的科學基礎。
由此可見，通過轉變醫學研究范式，能夠更完整地認識人體復雜系統的運行和變化，揭示生命本質和生理病理機制，實現基礎科學、臨床醫學、藥學方面從零到一的突破。
（作者：叢斌，為中國工程院院士、九三學社中央副主席）
