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中国人工智能系列白皮书

——人工智能驱动的生命科学

中国人工智能学会

二○二四年七月

中国人工智能系列白皮书

《中国人工智能系列白皮书》编委会

主任：戴琼海

执行主任：王国胤

副主任：陈杰何友刘成林刘宏孙富春王恩东

王文博赵春江周志华郑庆华

委员：班晓娟曹鹏陈纯陈松灿邓伟文董振江

杜军平付宜利古天龙桂卫华何清胡国平

黄河燕季向阳贾英民焦李成李斌刘民

刘庆峰刘增良鲁华祥马华东苗夺谦潘纲

朴松昊钱锋乔俊飞孙长银孙茂松陶建华

王卫宁王熙照王轩王蕴红吾守尔·斯拉木

吴晓蓓杨放春于剑岳东张小川张学工

张毅章毅周国栋周鸿祎周建设周杰

祝烈煌庄越挺

《中国人工智能系列白皮书人工智能驱动的生命科学》编写组

张世华张学工陈盛泉李婷婷刘红蕾

刘振栋刘治平王太峰张岳郑旭彬

中国人工智能系列白皮书

目录

第1章单细胞转录组预训练基础模型1

1.1单细胞基础模型概述1

1.2单细胞基础模型构建2

1.2.1大规模单细胞数据集2

1.2.2单细胞数据编码嵌入表示3

1.2.3预训练任务建模5

1.3单细胞基础模型应用8

1.3.1基因嵌入表示和细胞嵌入表示8

1.3.2单细胞类型注释10

1.3.3单细胞数据生成10

1.3.4推断调控网络11

1.3.5空间组学应用11

1.3.6其他任务11

1.4展望12

参考文献13

第2章人工智能赋能细胞异质性刻画17

2.1概述17

2.2基于无监督学习的细胞异质性刻画18

2.2.1基于无监督机器学习的细胞异质性刻画方法18

2.2.2基于无监督深度学习的细胞异质性刻画方法20

2.3基于弱监督学习的细胞异质性刻画22

2.3.1刻画转录组数据细胞异质性的弱监督学习方法24

2.3.2刻画表观组数据细胞异质性的弱监督学习方法24

2.3.3刻画空间转录组细胞异质性的弱监督学习方法25

2.4基于有监督学习的细胞异质性刻画25

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2.4.1基于细胞间相似度的有监督学习方法26

2.4.2基于机器学习的有监督学习方法27

2.4.3基于深度学习的有监督学习方法28

参考文献31

第3章人工智能赋能疾病诊疗39

3.1引言39

3.2关键技术和应用40

3.2.1机器学习与深度学习40

3.2.2自然语言处理技术41

3.2.3医疗图像分析技术42

3.2.4知识图谱与数据整合技术43

3.2.5生命科学领域的基础模型44

3.3展望47

参考文献49

第4章人工智能助力医疗文