ECI FESTIVAL2024回顾|欧洲自然科学院院士王乔华&毕思文:生命科学的前沿变革之路
2024ECI国际数字创新节简介：在2024 ECI国际数字创新节上，我们汇聚全球智慧，共同瞄准数字创新与产业增长的交汇点。通过深入挖掘数字经济产业的独特优势，我们致力于展现多方创新力量的核心碰撞与融合。在这里，您将紧跟政策动态，洞悉数字创新应用的新趋势，把握其发展方向，领略前沿技术与创新应用如何重塑数字经济生态链。
王乔华|欧洲自然科学院院士
在未来，我们将步入数字化时代，就整个中医领域而言，现代数字技术正为其注入强大的能量，赋予其新的发展活力。当下，经典物理学主要以万有引力定律、物质不灭定律、能量守恒定律以及质量守恒定律这三大定律为基石，展开基础物理学的研究。我们的认知在很大程度上决定了我们的思维模式，那么，我们能否突破学科界限，实现跨界交叉创新呢？这正是今日我们所探讨的主题核心。从初级物理学的视角来看，其研究范畴从分子、原子逐步深入到原子核、核外电子、质子、中子，直至夸克。爱因斯坦曾指出，世间万物，无论是动物、植物还是人类，皆以细胞为基本单位，始终处于波动状态。就拿眼前的讲台来说，历经 1 亿年的时光，它或许会变得极为脆弱，轻轻一碰便会破碎，这正是因为它在漫长的岁月里持续波动、不断衰减，在物理学中，这一现象被称作 “熵增”，即从有序逐渐趋向无序。人类亦如此，从出生到衰老，整个生命历程都处于 “熵增” 的状态，而我们所努力追求的则是 “熵减”，实现从无序到有序的转变。如今，现代医学大多聚焦于 “分子遗传学”，将研究层面定位在分子水平。从物质的构成来讲，分子可进一步分解为原子和原子核外电子，这属于初级物理学的范畴；而高级物理学则深入原子核内部，探究质子和中子的奥秘；再进一步，原子核外带有电子，原子核又由质子和中子组成，其中中子不带电，质子带电；继续深入，质子、中子又可细分到夸克，乃至中微子或等离子。近期，我国在特定深度下成功捕捉到了中微子，以及渺子到陶子等微观粒子，至于量子层面，据毕院士后续介绍，其已深入到渺子和中微子以下的微观世界。
当以现代物理学的视角来审视中医时，发现从宏观到微观的研究过程中，更多的是对自然规律的发现，而非创造。我们发现了众多自然界在微观领域与生命科学紧密相连的逻辑关系，在现代物理学中，这些关系主要体现为 Env 和 log 之间的函数变化，即能量、质量、时间、速度和常变系数之间的相互作用与逻辑关联。在以太阳光谱为主的波动范围内，各类射线与我们的生活息息相关，其中可见光仅占极小一部分，而微波却无处不在。经过数十年的不懈探索，我们在研究灯光对人体健康以及DNA序列的影响等方面取得了一系列丰硕的成果。
毋庸置疑，数字医学将引领未来生命科学的发展潮流。在整个生命科学领域，通过长期的实践探索，我们认识到物质、能量、信息这三个中医概念能够表征不同的生命状况，它们共同构成了生命科学体系的重要基石。在此，我想明确表示，我既不排斥西医，也不反对中医，因为无论是西医还是中医，都只是我们在认知维度、方法、工具和手段上的不同选择，而这些因素又进一步决定了我们的思维意识。我们必须勇于突破传统边界，因为真正的创新就意味着突破边界，创造出独一无二、前所未有的技术或推动人类生命科学发生根本性变革。当前，主流医学无论采用何种辩证手段，都与数字密切相关。例如，核磁共振成像技术所产生的结果是数字，人体工程学和人体结构学的研究也离不开数字的支撑。那么，我们能否从传统的辩证思维过渡到数字化思维，利用数字技术实现对疾病的预防和干预呢？在此，我可以十分肯定地告诉大家，这是完全可行的。
毕思文|国际欧亚科学院院士、欧洲自然科学院院士
数字医学必将在未来生命科学的舞台上大放异彩，认知的边界突破离不开先进工具的助力。当下，我们不难发现，在一定程度上医生似乎是在依靠设备进行诊断，就像核磁共振检查报告，其本质就是一组组数字。人类借助这些工具去观察微观世界中尚未被发现的规律，而未来生命科学的发展方向则指向了量子生物学这一前沿领域。
量子生物学，这一前沿领域，巧妙地将量子理论的深邃智慧融入生命科学的探索之中，开创性地提出了“数字人体”的宏伟构想。在这一视角下，人体不仅是生命的载体，更是能量涌动、物质交织、信息流转的奇妙宇宙。数字人体的概念，根植于人体这一原型，融合医学的严谨、信息科学的洞察与计算科学的精准，旨在通过信息化与数字化的精湛技艺，重构并深入探索人体的奥秘，为量子生物学的研究铺设坚实的基石。
跨越从宏观的经典世界至微观的量子领域，现有的医学技术，诸如DR胸透、核磁共振及超声影像，均植根于经典物理学的土壤。然而，当我们深入至10的负10次方乃至负15次方尺度的量子世界时，一个截然不同的宇宙展现在眼前。这里，量子纠缠、波粒二象性等奇异现象挑战着我们对现实的认知边界，而这些特性，通过巧妙的科技手段与操控策略，正逐步被引导至经典世界，孕育着革命性的应用可能。
回溯至爱因斯坦等科学巨匠对光的波粒二象性的深刻洞察，量子实验设计得以微观层面展开，成为制约成像技术精度的一大瓶颈。在遥感相机的探索之旅中，我们揭示了噪声影响成像分辨率的三重面纱：电路噪声占比17.4%、探测器噪声9.2%，而量子噪声竟高达73.4%，这一发现广泛影响着医学影像乃至航空航天领域。因此，我们勇闯前沿，将经典光场升级为量子光场，开启成像技术的新纪元。
频谱仪上的那条微妙界限，划分了两个截然不同的世界。其上，相机、手机摄影、医学影像等经典成像技术繁花似锦；而其下，量子世界的成像逻辑、技术与理论焕然一新，展现出无限潜力。以一项发表于中科院双语杂志、惠及全球73国的毕业论文为例，量子太赫兹技术的展现令人瞩目。相较于传统医院检测手段如X光、胸透及核磁共振的放射性危害，量子太赫兹技术以其无损检测与超高分辨率成像脱颖而出，甚至能穿透物体，精准识别材质成分，其样机业已成熟，静待量产，标志着七项创新成果的璀璨绽放。
更进一步，我们提出了星载500公里量子遥感主动成像的创新方案，自2016年问世以来，历经三年磨砺，已在全球空间分辨率领域独占鳌头。在500公里高空，它能于夜幕之下辨识25公分大小的物体，远超国际顶尖遥感技术的2至3倍，展现了量子技术在航天、航空、生物、医药等领域的广阔应用前景，预示着一个由量子引领的新时代的到来。
以下是对两位院士问答的整理：
Q：我们是如何认知世界的，并存在哪些局限性？
A：我们靠感官（眼、耳、鼻、舌、声、意）去体会世界，但感官的体会边界很短，如眼睛看到的光谱范围有限，大部分的高频和低频部分看不到；同样，我们能听到的声音范围也很窄，大部分的超声听不到。因此，我们的认知维度和局限性受限于我们的感知，需要借助工具来扩展。
Q：毕思文院士，您认为当前的医学成像技术存在什么问题？
A:当前的医学成像技术还是基于经典物理学的，很多弱信息被屏蔽掉了。例如，地震前动物能提前感知，因为它们的传感器比人类敏感。同样，量子技术可以获得这些弱信息，提前预测疾病。
Q:量子技术如何应用于医学成像？
A:量子技术可以应用于无损的人体成像，如量子太赫兹技术。同时，量子测量处理器可以提高成像的分辨率并提供弱信息。通过量子软件对影像进行处理，可以增强辨识度，提高3-5倍，甚至可以看到肺部的绒毛。
Q:王乔华和毕思文院士，您们合作的未来医学方向是什么？
A:未来医学方向是数字人体全息成像，包括中医角度的数字中医量子人体全息成像。他们正在用活体研究，从DNA的蛋白结构到细胞的能量，到细胞里面所有的元素，通过量子侦测实现对疾病的诊断（3.0版本）。未来，我们还会用数字医学进行干预，对细胞基因的序列重新排序（4.0版本）。
以上内容根据ECI国际数字创新节现场实录进行编辑整理
关于ECI Awards
ECI AWARDS 艾奇奖创立于2014年，由 IECIA 国际数字经济创新组织主办。是全球首个在数字经济领域使用“创新的有效性/The Effectiveness of Innovation ”作为评价标准的国际奖项。ECI 奖项的名称本身就蕴含着创新——企业家、创意人和创新者。致力于表彰能够定义未来，促进全球可持续发展，体现人文精神的创新。
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