研究员、助理教授、博士生导师

北京大学未来技术学院、国家生物医学成像科学中心

数字生命模拟研究室主任

多模态跨尺度生物医学成像设施装置四负责人

大数据与生物医学人工智能系副主任

北京市杰出青年科学基金获得者、北京智源学者、博古睿学者、拜耳研究员

个人简介

马雷课题组从事人工智能与生命科学交叉方向研究。主要聚焦于“数字生命（Digital Life）”方向，旨在推动生命科学建模从“预测”走向“重建”，发展能够通过结构、动力学与交互生成、模拟并解释生命功能的数字生命系统。马雷曾就职于 Autodesk Research，研发核心工业软件仿真引擎。2019年，他在北京智源人工智能研究院参与创建生命模拟研究中心，推动数字生命建模探索。

近年来，他围绕数字生命、神经系统模拟、多模态生物医学成像数据整合等方向开展系统研究，已发表第一作者或通讯作者论文50篇，包括多模态数据驱动的整合秀丽线虫模型“天宝”（Nature Computational Science, 2024，封面）、精细神经元动力学快速求解（Nature Communications, 2023）、SCN 神经元集群时间编码模型（Cell Research, 2024，封面）以及“数字肾脏”科学计划（National Science Review, 2025）等代表性成果，并在 NeurIPS、CVPR、AAAI、MICCAI、ECCV、ACM MM 等国际会议发表多项工作。他的科研成果多次获新华社、人民日报、CCTV 和北京电视台报道。近年来主持科技部“人工智能重大科技专项”课题、北京市科技计划项目、北京市杰出青年科学基金项目、北京市非共识创新项目（第一批）等，并获得智源学者(BAAI Scholar)、博古睿学者(Berggruen Fellow)、拜耳研究员(Bayer Investigator) 等学术人才项目支持。

研究方向

· 脑—体—环境闭环耦合的可运行数字生命模型

· 跨尺度生命系统建模与数字器官构建

· 多模态生物医学成像数据的人工智能整合

· 大规模神经模拟与计算神经科学平台

开设课程

· 《生物医学数据可视化技术》（研究生课程）

· 《数字生命导论》（本科生课程）

个人履历

· 2022-今 北京大学未来技术学院 副研究员、研究员

· 2019-2025 北京智源人工智能研究院 兼聘研究员、生命模拟研究中心负责人

· 2019-2022 北京大学信息科学技术学院计算机系 副研究员（现计算机学院）

· 2012-2014 中视典科技数字科技、适图数字科技有限公司 研发总监、CTO

· 2010-2012 欧特克软件（Autodesk）图形工程师

教育背景

· 2016-2016 香港中文大学 访问交流

· 2013-2019 中国科学院软件研究所 博士

· 2007-2010 上海交通大学 硕士

· 2003-2007 浙江大学 本科

团队成员 

王文耀、苏峰、胡力文等

承担项目

2025-今 北京市非共识创新项目（第一批） 主持

2024-今 北京市杰出青年科学基金项目 主持

2023-今 北京市科技计划项目 主持

2022-今 科技部“人工智能重大科技专项”课题 主持

代表性论文 

· An integrative data-driven model simulating C. elegans brain, body and environment interactions. Mengdi Zhao#, Ning Wang#, Xinrui Jiang, Xiaoyang Ma, Haixin Ma, Gan He, Kai Du, Lei Ma*, Tiejun Huang.

Nature Computational Science, 2024. (Cover article).

·  System-level time computation and representation in the suprachiasmatic nucleus revealed by large-scale calcium imaging and machine learning. Zichen Wang, Jing Yu, Muyue Zhai, Zehua Wang, Kaiwen Sheng, Yu Zhu, Tianyu Wang, Mianzhi Liu, Lu Wang, Miao Yan, Jue Zhang, Ying Xu, Xianhua Wang, Lei Ma*, Wei Hu*, Heping Cheng*. Cell Research, 2024. (Cover article).

·  A GPU-based computational framework that bridges Neuron simulation and Artificial Intelligence.
Yichen Zhang#, Gan He#, Lei Ma#, Xiaofei Liu, JJ Johannes Hjorth, Alexander Kozlov, Yutao He, Shenjian Zhang, Jeanette Hellgren Kotaleski, Yonghong Tian, Sten Grillner, Kai Du*, Tiejun Huang. Nature Communications, 2023.

·  An initiative on digital nephrology: the Kidney Imageomics Project. Fangxu Zhou, Zehua Li, Haifeng Li, Yao Lu, Linjia Cheng, Ying Zhang, Zichen Wang, Jing Nie, Heping Cheng, Bin Dong*, Lei Ma*, Li Yang*. National Science Review, 2025.

·  Learn to Enhance Sparse Spike Streams.
Liwen Hu, Yijia Guo, Mianzhi Liu, Yiming Fan, Rui Ma, Shengbo Chen, Lei Ma*, Tiejun Huang. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (TPAMI), 2026.

·  HCUC: Combining holistic consistency and uniqueness for PET/CT multi-modal segmentation. Yu Cai, Zhuo Yang, Lei Ma*.Computers in Biology and Medicine, 2025.

·  Trans-scale bioimaging and integrative biology: on the debut of China National Biomedical Imaging Center. Liangyi Chen*, Lei Ma*, Hui Dai, Quansheng Du, Yujie Sun, Heping Cheng*. Science China Life Sciences, 68(12): 3495–3498, 2025.

·  Embedded prompt tuning: Towards enhanced calibration of pretrained models for medical images. Wenqiang Zu#, Shenghao Xie#, Qing Zhao#, Guoqi Li, Lei Ma*. Medical Image Analysis, 2024.

·  Accurate registration of cross-modality geometry via consistent clustering. Mingyang Zhao, Xiaoshui Huang, Jingen Jiang, Luntian Mou, Dong-Ming Yan*, Lei Ma*.IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (TVCG), 2023.

·  GraphReg: Dynamical point cloud registration with geometry-aware graph signal processing. Mingyang Zhao, Lei Ma*, Xiaohong Jia, Dong-Ming Yan*, Tiejun Huang. IEEE Transactions on Image Processing (TIP), 2022.