摘要虚拟细胞正从单一任务预测模型逐步演变为可编程的生物仿真系统。但异构的数据、模型与验证证据仍然缺少统一的组织框架。本文提出PRAXIS‑VirtualCell模块化框架对生物学数据、预测模型、扰动、适配器、执行环境、验证证据进行组织实现可复现、可审计的虚拟细胞实验。 该系统可支持跨物种任务涵盖大肠杆菌、酿酒酵母与人源K562细胞依托生物学契约与证据感知式执行机制区分可靠预测、外推结果与拒答输出。系统进一步集成智能体编排能力能够将自然语言问题自动转换为可溯源的虚拟实验为构建可扩展、高可信的虚拟细胞系统提供统一运行时底层支撑。xukai.jiangsdu.edu.cn#可编程生物学 #智能体编排 #生物扰动 #证据感知执行 #虚拟细胞结果面向可编程虚拟细胞的模块化架构图1 PRAXIS‑VirtualCell的模块化架构(a) 将固定预测流水线重构为模块化虚拟细胞运行时包含生物学数据、细胞状态、扰动、预测模型、适配器、执行环境、验证证据。(b) 生物学数据与模型独立描述通过显式兼容性规则建立关联。(c) 适配器与执行环境作为独立组件进行管理实现可溯源、可复现的模型执行。(d) 每条查询转换为显式虚拟实验包含状态定义、兼容性检查、执行、带上下文的结果记录。(e) 将验证证据与模型可执行性分离使系统能够区分可靠预测与需要拒答的条件。共享运行时与显式生物学契约支持跨异构生物体系的可复现虚拟细胞实验图2 共享运行时支持异构虚拟细胞任务并实现跨生物体系的统一基准评测1. 大肠杆菌K‑122. 酿酒酵母3. 人K562细胞Norman‑2019 Golden验证集4. 外部验证数据集GSE2209745. 外部验证数据集GSE1461946. 各体系证据状态汇总。展示不同物种的基准统计、相关性结果、不支持条件标记、外部测试集对比区分开发验证、外部压力测试、技术可复现性、科学有效性、不支持的生物学或模型配置。智能体编排将自然语言问题转换为可审计的虚拟细胞实验图3PRAXIS‑VirtualCell中的智能体工作流与证据感知执行(a) 智能体将生物学自然语言问题转换为结构化虚拟实验请求交由确定性虚拟细胞运行时执行保留数值预测结果与科学决策边界。(b) 每条查询经历5个明确阶段提问、复核、路由、运行、输出结果。(c) 智能体负责解析请求、方案规划、结果解释兼容性分析、注册预测器执行、虚拟实验有向无环图构建、最终执行判定由运行时负责。(d) 证据感知前置检查评估数据可用性、契约兼容性、执行环境、扰动范围、验证证据输出可靠执行结果或者结构化拒答。(e) 每次智能体运行均生成结构化虚拟实验记录包含报告、预测结果、模块路由、数据与执行标识、验证证据、执行追踪、数据来源溯源。详细总结思维导图研究背景与现存痛点PRAXIS‑VirtualCell模块化组件Agentic编排5层工作流Ask‑Review‑Route‑Run‑Results酿酒酵母iMM904 S288C敲除适应度证据状态4分类与软件执行状态完全分离参考PRAXIS-VirtualCell: A Programmable and Trustworthy Framework for Agentic Virtual Cell Experimentshttps://arxiv.org/abs/2609.29221注AI辅助创作如有不当欢迎指出。内容仅供参考不构成任何建议。