随着科技进步，硅基生命这一概念已从科幻小说的幻想逐渐步入科学的现实。与此同时，数字孪生技术作为连接现实与虚拟世界的桥梁，正在重塑我们对生命和存在的认知。硅基生命，这一从碳基生命演化而来的新形态，究竟能为我们带来哪些启示？

在广州市科技局的主办下，珠江科学大讲堂第120讲邀请了中国科学院广州生物医药与健康研究院的研究员、博士生导师彭广敦，为听众们带来了一场关于“硅基生命与数字孪生”的科普讲座。彭广敦教授不仅探讨了生命科学的新视角，还提出了利用数理逻辑研究生命的新模式。

探索生命的数理逻辑

彭广敦教授指出，生命之复杂，堪比宇宙。从基本元素到大分子，再到细胞、组织、器官，乃至个体，生命体展现出了紧密有序的关联，从而产生了行为和思考能力。尽管科学家们历经数代的努力，对人体内部规律的了解仍然有限。彭教授强调，科学家们渴望在明确条件下理解人体的运作，尤其是疾病的发生规律，以提供更精确的治疗方案。

近年来，免疫细胞疗法的出现，通过改造免疫细胞以精准识别并消灭肿瘤细胞，展示了生命科学的巨大进步。然而，过去的研究多基于碳基生命的传统理解。人工智能技术的兴起，促使科学家们思考：是否能在数理逻辑的基础上，探索生命的新研究模式？

彭教授提到，著名物理学家薛定谔在其1943年的著作《生命是什么》中，首次从数学和物理的角度探索生命，这本书对科学史产生了深远影响，激发了众多科学家从物理学转向生物学，催生了分子生物学等新兴学科。

生命体与人工智能的相通之处

彭广敦教授介绍，生命体不仅由物质构成，还依赖于信息，信息赋予了生命体规律和调控模式。从这个角度看，生命体是一个硬件与软件结合的综合体，与计算机和人工智能在设计框架上有诸多相似之处。反之，人类在信息科学、人工智能和计算机技术的进步，也在模拟生命体的构造和信息控制理论。

人工智能的发展，可以类比于一个人从小学生成长为大学生的过程。彭教授强调，计算机通过多模态数据信息的学习，使得人工智能能够从多角度和参数进行思考和判断，越来越接近人类智能。

硅基生命与碳基生命的联结

彭教授提出，所有生命体依赖光合作用产生的能量，由碳、氢、氧等元素组成，因此被称为碳基生命。而人工智能则由CPU、GPU、存储设备、光纤等组成，被称为硅基生命。硅基生命的新模型和形式，有助于我们更深入地理解碳基生命。

人体的每个细胞都遵循同一套逻辑，仿佛有一套预设的软件。彭教授认为，在生命的信息流中，体现了核心的控制思想，类似于细胞和组织中的架构师，能够协调各方面。信息流通过DNA中心法则在细胞中传递，与物质流形成双重关系，共同构成人体复杂多变的功能实体。

数字化、信息化的生命模型

彭广敦教授提出，通过数字化、信息化和结构化处理，可以建立基于细胞层面的生命大模型。这将使得细胞信息不仅能被广泛采集，还能通过人工智能技术模拟、演练和预测细胞间的通信和组成关系。

未来，彭教授透露，将实现对人体所有细胞的数字化处理，构建一个从DNA到结构，再到所有物质信息和遗传信息的综合信息载体，即“数字生理人”。

为了实现这一目标，将建立一个面向未来的智慧实验室。在这个实验室中，所有操作将由机器人完成，所有工程都依靠管道和穿梭载体构建和串联，每个反应步骤都能实时上传至云端并监控。

彭教授介绍，在这样的智慧实验室中，通过集成计算，可以实现最优资源和最快方式的并行处理，带来科学研究的重大范式变化。实验室的每个环节都将通过软件控制，与机器对话并产生信息反馈，从而产生新的实验思路和方法。

此外，彭教授还提到，利用成像的空间层次信息，可以构建三维数字化器官和虚拟人体。数字孪生体系能够通过全息虚拟方式揭示体内细节，使人类能够在虚拟人体中精细观察近50万亿个细胞的信息，甚至通过VR眼镜放大或缩小任一器官或细胞，观察其基因层面的变化和在整体结构中的位置。

通过彭广敦教授的讲座，我们可以看到，硅基生命与数字孪生技术不仅为我们提供了一种全新的生命科学视角，还为我们探索生命奥秘提供了强大的工具。随着这些技术的不断发展和应用，我们对生命的认知将达到前所未有的深度和广度。