BGI RESEARCH · VISION

生命数据 Token 化
宏观设想

以 Genos 为起点,构建 One Tokenizer——把基因组、表型、空间组、单细胞、影像、临床表型统一映射进同一 token 空间,让生命数据成为可编程、可流通的基础数据
详细版 · 内部对照
多模态生命数据基因组 · 单细胞 · 空间组 · 影像 · 临床表型
→
One TokenizerGenos 基础模型 · 统一 token 空间
→
Token 数字资产一人一模型 · 可计算 · 可流通 · 可交易
从「卖测序通量 Gb」到「卖 Token 价值」——董事会「三大引擎 → 模式变革」路线的落点
01

设想 · Vision

核心命题与三层定位
生命数据的价值不在「存得下」,而在「用得起」。当前 50 万人队列的基因组、单细胞、空间组、影像、临床表型数据散落为互不相通的「冷文件」——存储贵、传输慢、共享难、下游用不动。设想是:以基因组基础模型(Genos)为起点,构建 One Tokenizer,把多维度、多模态信息统一映射进同一个 token 空间,形成可计算、可流通的基础数据资产。

数据层 · 新数据标准

One Tokenizer = .genos 范式。不是「压得更小」,而是「变成可计算的形态」——可检索、可切片、可跨模态互操作,免解压计算。

模型层 · 数据即模型

个体 Adapter(LoRA)+ 多模态基础模型 = 数据以模型参数与统一表征存在,静态文件升级为动态资产,「一人一模型」。

流通层 · 锁-钥匙解耦

极小码流(锁)+ 受信模型(钥匙)分离 = 数据可用不可见,安全共享,合规流转,「数据不出域、价值通过模型输出」。

终极形态 · 数字孪生

把一个人的全部生命数据(基因组 + 表型 + 影像 + 多组学)凝聚为一个 token 化的数字孪生——人人基因组健康智能体的基础设施。

02

可行性证据 · Evidence

已验证 vs 待验证,诚实分层
✓ 已验证 · 有实测支撑
  • 基因组 Token 化已实现:Genos(华大 + 之江)——单碱基 token 化、1Mb 上下文、600+ 基因组预训练,GigaScience 2025 发表,开源可查
  • 压缩效率量级已验证:CKB 方案测算保守区单碱基信息代价 ~0.03 bit(相对 2-bit 压缩 ~98%);全基因组均值约 0.14 bit,仍优一个数量级
  • Token 上可计算:Genos 已实测「序列 → 表达/调控」跨模态预测(如 UGT1A1 局部表达峰)——正是 One Tokenizer 的雏形:序列与表达已在同一表示空间对话
  • 多模态基础模型先例成熟:单细胞(scGPT/Geneformer)、空间组学、病理影像基础模型均证明「各模态独立 token 化可行」;多模态大模型证明「统一表示空间可跨模态推理」
◌ 待验证 · 路线图内消化
  • 跨模态统一 token 空间的一致性与可还原性(需多模态双跑对照验证)
  • 50 万人规模无损还原的工程速度(自回归解码瓶颈)
  • Token 定价模型的市场验证(首个付费场景)

先例支撑 · 华大已握全部模态

基因组(Genos)· 空间组(Stereo)· 单细胞(10BC 百亿级图谱)· 病理影像(100KPM)· 临床随访(CKB 20+ 年)——各模态平台齐备,三方合作(华大 + 北大 CKB + 之江实验室)已就位。

03

如何实施 · Roadmap

三阶段 · CKB 50万人 → 500 PB → 1 EB
阶段时间数据量目标
P1 CKB 多模态压缩2026CKB 50万人 · 多模态实现 CKB 多模态数据压缩入模:.genos 容器标准 + GenosPy 工具库;压缩/解压基准发布;与 FASTQ/BAM/VCF/h5ad 双向兼容;压缩域算子与明文结果一致性验证
P2 多项目拓展 + Token 服务2027500 PB逐步拓展单细胞、多物种、时空组、病理等项目数据,技术上实现 500PB 数据入模型;推动 Token 服务——早期临床测试 + 科研级服务(隐空间 GWAS/DEG/聚类算子、流式 Token 服务)
P3 全量 Token 化 + 临床级20281 EB1EB 数据入模完成 token 化;实现临床级别应用(一人一模型数字孪生、跨模态辅助诊断);解决 Token 临床资质问题;.genos 成为行业标准
2026CKB 多模态压缩实现——50 万人数据压缩入模,.genos 标准与压缩/解压基准发布,压缩域算子与明文一致性验证通过
2027500 PB 入模——拓展单细胞、多物种、时空组、病理等项目数据;Token 服务上线:早期临床测试 + 科研级服务
20281 EB token 化完成 + 临床级应用落地 + Token 临床资质解决——一人一模型数字孪生与跨模态应用规模化
节奏逻辑:2026 年以 CKB 为试验场跑通「多模态压缩入模」全链路,2027 年横向拓展到单细胞/多物种/时空组/病理并启动 Token 服务(早期临床测试 + 科研级),2028 年 1EB 全量 token 化收官并解决临床资质——把「Token 商业化 Demo Case」升级为「Token 临床级应用」,与「卖 Gb → 卖 Token」3 年转型目标完全对齐。
04

有什么好处 · 五大价值

可推广 · 可交易 · 通用通行 · 一数多用 · 安全
📡

可推广

一次 Token 化、处处可复用——统一格式让科研、临床、药企、健康管理直接消费;底层还有存储/传输成本降 90%+ 的推力。

💱

可交易

Token 成为可定价、可计费的数字资产——从「卖数据」(合规禁区)转向「卖计算价值」(合规可行);流式 Token 服务、按调用计费。

🌐

通用通行

.genos 统一标准替代 h5ad/rds 等碎片格式,跨平台、跨机构、跨物种(Genos-m 覆盖微生物)通行。

🧬

一数多用

同一份 token 数据支撑疾病诊断、资质申报、健康管理、AI 训练、后续应用开发等全场景,免解压直接计算。

🔐

安全

锁-钥匙解耦 + 数据不出域 + 价值通过模型输出——「可用不可见」,符合人遗条例与个保法要求。

05

组织层面的配合

生产 → 转化 → 消费 + 横切治理
生产域 · 多模态数据生产
  • 基因组:CKB / STOC / HGP2
  • 单细胞:10BC 百亿级图谱
  • 空间组:STOC 旗舰图谱
  • 影像:100KPM 病理多组学
  • 临床表型:CKB 20+ 年随访
→
转化域 · One Tokenizer 平台
  • 多模态清洗与 QC:各模态标准化质控、质量元数据溯源
  • 统一 token 化:Genos 团队 + DCS Cloud
  • 标准维护:.genos 标准与算子开发
→
消费域 · 利用与流通
  • 研究应用组:基因组/单细胞/空间/影像/药物方向科研
  • 商业服务组:Token 定价/计费/API 服务/对外授权/资质申报支持
数据保藏:CNGBdb(华大研究院) —— 生产数据统一入库保藏,再进入 Token 化转化
治理层(横切)· 数据治理与合规委员会

知情同意(覆盖多模态一揽子授权)· 伦理审查 · 人遗合规 · 出境评估 · 数据目录管理 —— 合规前置:从采集环节就按「可 Token 化、可流通」设计。关键配套:一个 Token 化工厂(统一入口)、一个数据目录(模态/规模/计费状态)、一个开放 API(对内免费、对外计费)。

🔗 设想逻辑收束

多模态数据CKB · 五大计划 5 EB→ One TokenizerGenos 基础模型→ Token 数字资产可计算 · 可流通 · 可交易
← 简洁版 技术方案目录 董事会思考 CKB 方案 战略全景