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DNA:亿万年演化的最早大模型 DNA 或许是世上最早的大模型,它将客观规律凝练

DNA:亿万年演化的最早大模型
DNA 或许是世上最早的大模型,它将客观规律凝练于自身结构,以适配电力、引力、化学规律乃至光等纷繁自然法则,在漫长时光里悄然遵循着宇宙的运行之道。亿万年的自然选择过程中,ATCG 碱基序列不断筛选和浓缩物理、化学等基础规律,那些无法适应环境的序列被淘汰,而能稳定传递遗传信息、与周围物质发生有效相互作用的序列得以保留。这就像现代 AI 大模型通过海量数据训练调整参数以拟合规律一样,DNA 用亿万年时间完成了对自然法则的训练,成为最原始的信息压缩与适应系统。
直到今天,我们仍无法攻克癌症、慢性病等生命难题,根源在于过去走的还原论路径:把生命拆解为组织、器官、细胞直到 DNA,却无法将这些零件重新复现生命本身。因为生命不是孤立的零件,而是极其复杂的相互作用系统,这正是复杂系统学科的研究对象:大量多元元素之间非线性、跨尺度、甚至带有涌现特质的系统。传统还原论试图从局部零件推导整体功能,却忽略了这些元素间的动态关联,因此难以解决生命的根本问题。
生命的呈现并非由单一零件左右,实则受制于细胞间、DNA 与 RNA 间、大分子与小分子间的非线性交互作用,这些复杂关联才是生命表征的决定性因素。生命的奥秘,藏于这些复杂而精妙的互动之中。网络及其相互参数甚至比遗传基因更重要,但过去生命科学研究很少从这个角度思考,因为这种模型难以建立,关系难以把控。而人工智能能解决这类问题并非偶然,本轮 AI 的核心技术是深度神经网络,其组成是大量非线性交互的抽象神经元,参数可达万亿级,本身就是一个复杂系统,能处理多尺度、非线性的问题,与生命系统的本质不谋而合。
生命可抽象为三层结构:序列如 DNA 测序的碱基序列;结构由序列形成的蛋白质、复合体等,结构决定功能;系统细胞、组织、器官等组成的整体。用音乐比喻:序列是音符,结构是乐谱,系统则是交响乐,生命的乐章由这三层共同演绎。全球近两年出现了许多映射这三层结构的 AI 模型,比如 2024 年诺贝尔奖得主 Alpha Fold,它具备从蛋白质序列直接预测结构的能力,效率提升数十倍。昔日博士生耗时 5 年才能测定的结构,如今人工智能仅需几分钟便可完成,着实令人惊叹。借助结构信息可开展药物开发,像探究药物分子对蛋白质的作用机制。这一成果堪称 AI 在生命科学领域的重大突破,为药物研发开辟了新路径。
从演化视角看,DNA 的 ATCG 序列是自然选择的产物,每一个碱基的排列都蕴含着对环境规律的适应。现代 AI 大模型通过梯度下降优化参数,而 DNA 则通过自然选择优化序列,两者都是在不断调整中逼近最优解。这种底层逻辑的相似性,让 AI 成为研究生命复杂系统的有力工具,也为我们理解生命的本质提供了新的视角。