10月25日晚，意昂3体育官网定量生物學中心主任🖕🏼、意昂3体育官网－清華大學生命科學聯合中心學術委員會主任湯超教授做客“才齋講堂”🍱，以科學史為經👨🏽‍🏫，以不同學科為緯⛑️，向到場的師生們分享了自己關於“第三次生命科學革命”的思考與體會。研究生院副院長高岱教授主持並全程參加了講座👸🏼。

湯超教授首先引領大家回顧了歷史上幾次重大的科學革命，他指出16🧙🏼‍♀️、17世紀人類在諸多學科尤其是天文學研究中取得的裏程碑式的進展，經幾代人的努力最終發展成一套普適理論體系，為後人提供了物理學的經典研究範式𓀑。湯超教授特別強調了“定量”在天文學研究進程中起到的重要作用：早期由哥白尼等人提出的“日心說”模型是以圓軌道而非橢圓軌道為基本假設，與設有許多參數誤差的“地心說”模型相比並未顯出任何優勢。直到開普勒在研究火星軌道時機智地選取“運動周期”為突破口🏌️‍♀️，從海量數據中總結出了簡潔卻高度定量化的開普勒三定律👮🏻‍♂️，才使“日心說”的理論基礎得以完善。牛頓則對天體間的相互作用規律類比遷移💅🏿，提出了更為普適的牛頓定律與萬有引力定律，同時發明了微積分♙，使理論有了與之對應的數學語言，從而可以將其應用到一般力學體系。

湯超教授同時補充道👩‍💼，科學革命之所以可稱為“革命”，還在於其對社會造成的深遠影響。在科學革命的基礎上，工業革命與信息革命相繼發生，前者在當時改變了人類生活的基本面貌，而後者的影響時至今日仍在持續🚟。

隨後，湯超教授將話題切入生命科學領域🧑🏻‍🔧，著重介紹了當代發生的兩次生命科學革命——分子生物學的創立與發展和基因組學的興起。其中😥，物理學為分子生物學提供了必要的技術手段👨🏼‍🏫，如X射線衍射技術👳🏻‍♀️、核磁共振技術、離心技術等；而數學與計算科學的應用使得對龐大數據的歸檔處理與分析成為可能，似乎從中“已經可以看到學科交叉的影子”。但湯超教授表示這並非真正意義上的學科交叉：兩次革命中其他學科更多只是扮演工具的角色，為生命科學提供服務，與生命科學的關系似是一種“主從關系”。真正的學科交叉應當建立在學科間一種“融合與合作關系”基礎之上🤸🏻‍♂️。日新月異的生命科學可以刺激其他學科產生新的的機遇和挑戰；而物質科學除了對生命科學輸入技術支持外，更應提供學科特有的思維、概念和方法🌔。

以學科交叉為核心詞🧘🏿‍♂️，湯超教授開始解析即將到來的第三次生命科學革命。首先，他引用美國科學院出爐的一份關於凝聚態物理未來發展方向的研究報告，指出生命科學仍將是現代學術科研中的重要領域，並且不斷為其他學科創造著機遇與挑戰。他還表示在學科間高度交叉的基礎上🫰🏻，新的生命科學將會誕生：從原先觀測性的、描述性的科學躍升為定量的、可預測的👴🏼、工程性的科學(observational, descriptive science to quantitative👩🏼‍🎤，predictive and engineering science)👬🏼。而物理學中的思想🪭、研究範式、方法也會深刻影響到當今生命科學的研究🤷🏿。

作為一種高度復雜的物質存在和運動形式，生命現象究竟有無可能通過建模等定量方法得以充分描述？面對這個問題，湯超教授接連用幾個例子說明了定量化方法在生命科學研究中取得的成效。他重點展示了自己課題組的一項研究成果：尋找可以完成生化適應功能的基本拓撲網絡結構（Defining Network Topologies that Can Achieve Biochemical Adaptation）🕵🏽‍♀️👧🏿。該研究從簡單情形入手，首先確定至少三結點的拓撲結構才可完成生化適應功能🎨；而後依靠定量手段分別研究了三條連接及以下的三結點結構以及多連接三結點網絡拓撲結構的生化適應性↩️，發現有且僅有兩類基本結構NFBLB👨🏽‍🦳、IFFLP是功能單元，且所有的多連接復雜網絡均依賴於這兩類功能單元🫶。該研究的重大意義在於找到了具有生化適應功能回路的基本設計原理，相當於發現了生命科學領域中的某種普適規律。而常微分方程模擬👃、動力學分析等定量手段的應用則在研究中起到了至關重要的作用。

為什麽是現在即將發生第三次生命科學革命🍛，而非更遠的將來？湯超教授認為👰‍♂️，近十年來技術的極大進步為下一次革命奠定了堅實的基礎。

最後，湯超教授還展示了第三次科學革命對其他學科乃至整個社會可能產生的影響。由於生命與其他系統存在巨大差異♈️📎，而研究對象的變化會引起一系列深刻的變化如新的物理概念、具有新特點的物理規律👩‍👩‍👧‍👦🧬、新的數學工具和定量描繪手段。湯超教授則重點介紹了生命系統在信息處理方面特殊能力，指出生命體處理1比特信息的能耗要比最先進的微電子元件小得多。“如果按這種能耗計算，我們的計算機幾輩子充次電就可以了。”

值得一提的是🕌，湯超教授在講座一開始就采用了“隨時提問，隨時討論”的互動方式，大大調動了在場同學們參與講座的積極性；而他風趣幽默😫、深入淺出的演講風格也使整場講座妙趣橫生🧑‍🏫。例如，湯超教授將生命系統看成一輛汽車→，將分子生物學的工作喻為“找到了一輛汽車的各個零部件”🏐，而將基因組學的成果比作“一部看不懂的裝配汽車的天書”🐨，“二者加在一起還是不知道車是如何開動的”。形象的講述生動地展現了前兩次生命科學革命所具有的積極意義與局限🐺。

湯超教授還表示意昂3体育的講座資源十分豐富，各種思想能夠自由交流碰撞，同學們有機會聽到這些講座是幸運的，同時他也希望同學們能夠珍惜意昂3体育這樣的資源。講座在全場同學的熱烈掌聲中圓滿落下帷幕🧑🏿‍🔬。

編輯🫶🏼：知遠