马雷

助理教授 / 研究员 / 博士生导师

lei.ma@pku.edu.cn

北京市杰出青年科学基金智源学者博古睿学者

马雷，北京大学未来技术学院助理教授、博士生导师，国家生物医学成像科学中心研究员。主要从事人工智能与生命科学交叉研究，聚焦数字生命方向，致力于构建数据驱动、可运行、可验证的生命系统计算模型。

马雷于浙江大学获学士学位、上海交通大学获硕士学位、中国科学院软件研究所获博士学位。加入北京大学前，曾在欧特克（Autodesk）研究实验室担任团队负责人，从事大型工业软件核心引擎开发。2019年在北京智源人工智能研究院创办生命模拟研究中心，组织跨学科团队完成数字线虫"天宝"等工作。现负责国家重大科技基础设施NBIC装置四（全尺度图像整合系统）的建设与运行。

研究成果发表于 Nature Computational Science（封面）、Cell Research（封面）、Nature Communications、National Science Review 等期刊，累计发表SCI论文80余篇。研究工作被新华社、央视、人民日报等国家级媒体多次报道。

研究方向

数字线虫	构建了首个数据驱动的秀丽线虫全身整合模型，涵盖全部302个神经元，率先实现神经系统—身体—环境的闭环仿真，使行为从生物结构中自然涌现。 Nature Computational Science, 2024（封面） [论文]
神经时间计算	通过大规模钙成像与机器学习，揭示视交叉上核中系统级时间计算与表征机制，刻画哺乳动物中枢生物钟的跨尺度时间组织规律。 Cell Research, 2024（封面） [论文]
GPU脑模拟	构建GPU加速的神经元仿真计算框架，融合生物物理精细模型与人工智能训练，支持超大规模复杂神经元模型的高效仿真与优化。 Nature Communications, 2023 [论文] \| eLife, 2026
数字生命基础设施	负责NBIC装置四建设，建立跨模态、跨尺度的生物医学数据整合体系。发起"数字肾脏影像组学"计划，推动"全景数字生命"国际大科学计划。 National Science Review, 2025 [论文] \| Science China Life Sciences, 2025

代表性论文

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Nat. Comput. Sci. 2024年12月

Cell Research 2024年7月

M. Zhao, N. Wang, X. Jiang, X. Ma, H. Ma, G. He, K. Du, L. Ma*, T. Huang. An integrative data-driven model simulating C. elegans brain, body, and environment interactions. Nature Computational Science, 4(12): 978–990, 2024. 封面 [链接]

Z. Wang, J. Yu, M. Zhai, Z. Wang, K. Sheng, Y. Zhu, T. Wang, M. Liu, L. Wang, M. Yan, J. Zhang, Y. Xu, X. Wang, L. Ma*, W. Hu*, H. Cheng*. System-level time computation and representation in the suprachiasmatic nucleus revealed by large-scale calcium imaging and machine learning. Cell Research, 34(7): 493–503, 2024. 封面 [链接]

Y. Zhang#, G. He#, L. Ma#, X. Liu, J.J. Hjorth, A. Kozlov, Y. He, S. Zhang, J. Hellgren Kotaleski, Y. Tian, S. Grillner, K. Du, T. Huang. A GPU-based computational framework that bridges neuron simulation and artificial intelligence. Nature Communications, 14: 5798, 2023. [链接]

F. Zhou, Z. Li, H. Li, Y. Lu, L. Cheng, Y. Zhang, Z. Wang, J. Nie, H. Cheng, B. Dong*, L. Ma*, L. Yang*. An initiative on digital nephrology: the Kidney Imageomics Project. National Science Review, 2025. [链接]

L. Chen*, L. Ma*, H. Dai, Q. Du, Y. Sun, H. Cheng*. Trans-scale bioimaging and integrative biology: on the debut of China National Biomedical Imaging Center. Science China Life Sciences, 2025.