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科学假设生成

制定有证据约束的科学问题、候选假设、竞争性解释、因果或关联性主张、区分性预测、测量方案及预注册可用的分析计划。用于将观察或初步发现转化为透明、可检验的研究计划,而不将假设视为事实。

科学假设生成 是什么?

该技能旨在帮助研究人员和AI代理用户构建严谨、可检验的科学假设,而非将假设误作事实。它提供了一个包含12个步骤的结构化工作流程,从观察记录、研究问题构建、文献证据边界设定,到生成竞争性假设、区分性预测、操作性定义及分析计划预注册,全程强调透明性和可重复性。该技能支持所有主流AI代理平台(如Claude Code、Cursor、Codex),并提供了本地化的CLI工具和JSON模板,用于验证假设记录、操作性检查、预测矩阵、因果声明语言、证据审计和预注册支架。其核心原则包括:绝不将假设呈现为既定证据,严格区分观察、假设、预测和证据等对象,要求人类对AI辅助的科学过程承担最终责任,并内置非协商性边界以防止伦理、安全和合规风险。

兼容平台~Claude Code~Codex CLI~Cursor
npx skills add https://github.com/K-Dense-AI/scientific-agent-skills/tree/main/skills/hypothesis-generation

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文档

科学假设生成 是做什么的?

将观察转化为一组透明的候选解释和检验方案。假设是供挑战的提案,而非发现、事实、诊断或建议。

非协商性边界

在使用未发表、敏感、受控、个人、专有、出口管控或安全相关材料之前:

  1. 确认授权以及适用的机构、资助方、出版商、数据使用、隐私和AI政策。
  2. 除非授权人类明确批准指定的外部目的地和数据范围,否则将材料保持本地化。
  3. 最小化输入。未经授权,不得将敏感或未发表的数据放入网络搜索或外部AI系统。
  4. 在适当的人员、动物、生物安全、双重用途、数据治理或监管关口前停止。

永远不要:

  • 将假设、机制、因果效应、引用或表面模式呈现为既定证据;
  • 因快速搜索未发现而声称新颖性;
  • 仅凭关联、时间顺序、预测准确性或模型输出推断因果;
  • 提供针对患者的诊断、治疗、剂量、预后或其他临床建议;
  • 为病原体、毒素、武器、规避或其他滥用行为提供有害的实验优化或操作细节;
  • 绕过IRB/REC、IACUC、IBC、生物安全、双重用途、隐私、法律或监管审查;
  • 伪造来源、标识符、搜索覆盖范围、数据、结果、批准或预注册;
  • 自动评分、排名、选择、接受或拒绝科学假设。

如果请求触及安全关口,仅生成高级风险/监督说明,并将其转交给合格的本地主管部门。不要继续提供操作细节。

保持对象区分

对象含义
观察被测量、注意到或报告的内容,附有来源和不确定性
研究问题定义范围的可回答的问题
假设候选的解释性或关系性命题
机制将条件与结果联系起来的拟议过程
因果估计量精确定义的因果对比
预测在检查目标结果之前得出的可观察推论
替代解释竞争性解释,包括偏倚或非因果解释
零假设分析中使用的指定无效应/无差异模型
阴性对照预期不应通过拟议机制起作用的对照
操作性定义如何将构念转化为变量、测量、干预或类别
分析计划预先指定的转换、模型、对比、不确定性和决策规则
证据与主张相关的观察或来源;绝非主张本身

不要混淆这些标签。机制性故事不是预测;预测不是证据;拒绝一个零假设不能证明机制;支持一个候选假设不能排除未考虑的竞争性假设。

工作流程

1. 运行范围和安全关口

记录:

  • 负责的人类所有者与预期用途;
  • 数据敏感性、授权、保留和允许的处理方式;
  • 受影响的人员、动物、生态系统、社区或安全利益;
  • 所需的伦理、可行性、生物安全、双重用途和监管审查;
  • 未解决的障碍和所需的领域专业知识。

无脚本审批等同于此技能。脚本审批不等于伦理、安全、监管或科学审批。

2. 冻结观察

在解释之前写下观察:

  • 测量或来源;
  • 人群、系统、地点和时间;
  • 观察单位和分析单位;
  • 不确定性、缺失、排除和预处理;
  • 模式是预期的、探索性的还是在查看结果后选择的。

使用“报告”、“观察到”或“关联”,除非因果设计和估计量证明合理,否则不要使用因果语言。

3. 构建研究问题

仅在合适的情况下选择一种框架:

  • PICO/PICOT 用于干预/效果问题:人群、干预、对照、结局,并可选时间。
  • PECO 用于暴露问题。
  • 人群–指标测试–参考标准–目标条件 用于诊断准确性。
  • 人群–预后因素–结局–时间 用于预后。
  • 用于定性、描述性、机制性或理论性工作的特定领域构念–情境–结局框架。

PICO 不是通用模板。定义利益相关者、情境、边界、可行性以及答案会如何改变知识或实践。FINER 是问题精炼的记忆法——可行性、兴趣、新颖性、伦理性、相关性——不是评分系统。将“新颖性”视为待定,直到有记录在案的、适用性强的搜索和专家审查支持。

4. 建立带日期的证据边界

在做出依赖文献的陈述之前进行搜索。优先选择原始研究、官方政策、原始方法论文、当前报告指南和用于定位的系统综述。

记录:

  • 搜索日期和截止日期;
  • 数据库/索引、查询、筛选器和筛选边界;
  • 包含和排除的源类型;
  • 支持、挑战或背景化每个主张的来源;
  • 已知的访问、语言、数据库和时间限制。

搜索可以确定搜索了什么,而不能确定普遍不存在。说“在记录的搜索边界内未找到”,永远不要说“无先例”。使用 assets/search_boundary_template.json、assets/evidence_ledger_template.csv 和 references/literature_search_strategies.md。

5. 在选择检验之前生成竞争性假设

当合理时,从根本不同的解释类别中创建多个候选假设:

  • 提议的机制;
  • 测量或处理伪影;
  • 混杂或共同原因;
  • 选择或损耗;
  • 在碰撞变量上条件作用;
  • 反向因果;
  • 时间、情境或边界条件差异;
  • 随机变异;
  • 其他尺度上的竞争机制。

在AI辅助扩展之前,独立生成初始竞争性假设集,以减少锚定和同质化。不要强制固定数量或虚假对称。保持每个候选假设标记为 candidate。

普拉特的强推断模式促使产生替代假设和关键检验,但失败的替代假设并不能使幸存者成立。未考虑的替代假设、辅助假设、测量误差和混合机制仍然可能。

6. 声明主张类型和估计量

将每个目标分类为:

  • 描述性;
  • 关联性;
  • 预测性;
  • 因果性;
  • 机制性。

对于因果目标,在分析之前定义:

  • 目标人群或系统;
  • 干预/暴露和对照;
  • 结局和时间范围;
  • 人群层面总结;
  • 治疗版本和处理相关事件(如相关);
  • 识别假设和目标试验/设计类比。

分别记录混杂、选择、碰撞变量、测量和反向因果风险。观察性因果估计仍然依赖于假设。使用 references/causal_inference_and_claims.md。

7. 推导区分性预测

对于每个候选假设:

  1. 陈述条件和边界条件。
  2. 命名可观察变量和测量方法。
  3. 陈述预期模式和不确定性。
  4. 陈述在声明假设下与候选假设不相容的结果。
  5. 将预期结果与至少一个竞争性假设进行对比。
  6. 定义不确定结果以及从中学到的东西。

优先选择竞争性假设预测显著不同结果的检验。在科学适当时添加阳性对照、程序性对照和阴性对照。阴性对照必须不能通过目标机制起作用,同时共享相关的偏倚途径;它不是一个装饰性的未处理组。

使用 assets/prediction_rival_matrix_template.csv 和 assets/falsification_controls_template.json。

8. 操作性定义并验证测量

对于每个构念,记录:

  • 变量角色和操作性定义;
  • 人群/系统、单位、时间和条件;
  • 工具/方法、校准、质量控制和掩蔽;
  • 信度/可重复性;
  • 效度证据和适用性;
  • 缺失、检测限、转换、切点和其理由;
  • 测量不变性或跨组可比性(如相关);
  • 可预见的测量偏倚和局限性。

不要将方便的代理指标视为构念本身。使用以下方式验证:

python3 scripts/check_operationalization.py local-operationalization.json

9. 使设计与分析匹配主张

指定:

  • 抽样、实验单位、分配、随机化、掩蔽和对照;
  • 纳入/排除标准和停止规则;
  • 基于声明假设的样本量、精度或信息依据;
  • 结局、对比、估计量、模型、效应度量和不确定性;
  • 缺失数据和相关事件处理;
  • 跨结局、模型、亚组、中期分析和假设的多样性;
  • 假设、诊断、稳健性和敏感性分析;
  • 重复或独立验证计划;
  • 什么是确证性的、什么是探索性的。

不要使用通用样本量最小值。不要将阈值化的 p 值解释为假设为真的概率或效应重要性。参见 references/experimental_design_patterns.md。

对于干预试验,在适用时使用当前的 SPIRIT 2025 方案指导和 CONSORT 2025 报告指导。这些提高完整性;它们不认证设计质量、伦理或监管合规性。

10. 防止HARKing并暴露偏差

在获取目标结局之前,在可行时对问题、候选假设、预测、结局、排除、转换、分析、多样性、缺失数据计划和停止规则添加时间戳。

之后:

  • 将数据依赖的想法和分析标记为探索性;
  • 保留并报告计划的分析;
  • 列出偏差,包括日期、理由、决策者和预期影响;
  • 永远不要将观察到的模式重写为先验预测。

预注册是一项透明的计划,而非禁止调整。注册报告在期刊政策下增加了结果盲审和原则性接受。参见 references/preregistration_and_open_science.md。

11. 计划重复与更新

区分:

  • 可再现性: 相同数据/代码/条件下计算结果的稳健一致性;
  • 可重复性: 针对同一问题收集新数据的研究间稳健一致性。

当授权共享时,保留来源、版本、代码、材料和决策日志。计划独立重复或在相关边界上的传输检验。当相反、无效或重复证据出现时更新候选状态;不要隐藏阴性结果。

12. 应用人类问责制

负责的人类必须验证:

  • 每个引文和来源到主张的链接;
  • 领域合理性和测量效度;
  • 因果假设和统计设计;
  • 伦理、可行性、安全性、隐私和监管状态;
  • 所有AI辅助的文本、想法和引文;
  • 是否需要更广泛的领域专长或社区输入。

AI可能虚构引文、锚定推理并使候选集同质化。记录允许的AI使用和实质性影响。保持独立的人类构思和竞争性假设生成在流程中。

本地工具索引

所有CLI都是受限的、无依赖的、本地的、确定性的且非评分的:

任务资产命令
假设记录模式assets/hypothesis_record_template.jsonpython3 scripts/validate_hypothesis_schema.py record.json
测量清单assets/operationalization_template.jsonpython3 scripts/check_operationalization.py checklist.json
预测/竞争矩阵assets/prediction_rival_matrix_template.csvpython3 scripts/validate_prediction_matrix.py matrix.csv
声明语言lint带注释的Markdownpython3 scripts/lint_causal_claims.py draft.md
证伪/对照assets/falsification_controls_template.jsonpython3 scripts/check_falsification_controls.py controls.json
证据/来源审计assets/evidence_ledger_template.csv + assets/search_boundary_template.jsonpython3 scripts/audit_evidence_ledger.py ledger.csv boundary.json
预注册支架assets/preregistration_scaffold_template.mdpython3 scripts/generate_preregistration_scaffold.py record.json -o preregistration.md

退出码为 0(结构有效输出)、1(完成验证但有错误)和 2(格式错误/不安全输入)。报告仅验证声明和内部一致性;它们不验证科学真理或选择假设。完整模式在 references/tool_reference.md 中。

参考文献

  • references/concepts_and_workflow.md — 对象模型、强推断、不确定性和候选生命周期
  • references/hypothesis_quality_criteria.md — 非评分人类审查标准
  • references/literature_search_strategies.md — 可追溯、有边界的证据搜索
  • references/causal_inference_and_claims.md — 估计量和因果偏倚风险
  • references/experimental_design_patterns.md — 设计、对照、测量、多样性和重复
  • references/preregistration_and_open_science.md — 预注册、注册报告、偏差和开放科学
  • references/ethics_safety_and_ai.md — 监督关口、双重用途、数据处理和负责任的AI
  • references/tool_reference.md — CLI模式、限制和示例
  • references/source_ledger.md — 带日期的权威来源说明
  • references/security_validation.md — 基线发现和验证记录

捆绑的源分类账是 assets/source_ledger.csv,已验证至 2026-07-23。在稍后日期之前重新检查时效性敏感的政策和指南。

…

[截断以待翻译]

Individual skills in this repo

This repo contains 20 individual skills — each has its own dedicated page.

adaptyv

How to use the Adaptyv Bio Foundry API and Python SDK for protein experiment design, submission, and results retrieval. Use this skill whenever the user mentions Adaptyv, Foundry API, protein binding assays, protein screening experiments, BLI/SPR assays, thermostability assays, or wants to submit protein sequences for experimental characterization. Also trigger when code imports `adaptyv`, `adaptyv_sdk`, or `FoundryClient`, or references `foundry-api-public.adaptyvbio.com`.

aeon

This skill should be used for time series machine learning tasks including classification, regression, clustering, forecasting, anomaly detection, segmentation, and similarity search. Use when working with temporal data, sequential patterns, or time-indexed observations requiring specialized algorithms beyond standard ML approaches. Particularly suited for univariate and multivariate time series analysis with scikit-learn compatible APIs.

alphagenome

Look up precomputed AlphaGenome Atlas effects for any GRCh38 single-nucleotide variant (AVI score with Phred and 18 SHAP feature attributions, plus raw and quantile scores for RNA-seq, DNase, ATAC, ChIP-TF, ChIP-histone, CAGE, PRO-cap, splicing, polyadenylation and contact-map tracks), score variants or scan windows on demand with the AlphaGenome model for human and mouse (variant scoring, in silico mutagenesis, REF-versus-ALT track prediction), and build Atlas website deep links. Use when the user mentions AlphaGenome, AlphaGenome Atlas, AVI or AlphaGenome Variant Impact, DeepMind variant effect prediction, or wants to prioritise or mechanistically interpret non-coding, regulatory, splicing, enhancer, promoter, or chromatin-accessibility effects of SNVs from a VCF, credible set, or region. Research use only; not a clinical tool.

analytical-method-validation

Plan, execute, and document validation, verification, and transfer of analytical procedures under the governing framework - ICH Q2(R2) and Q14, USP <1220>/<1225>/<1226>, ICH M10 bioanalytical, CLSI EP, or ISO/IEC 17025. Use for HPLC, LC-MS/MS, GC, CE, ICP-MS, dissolution, qNMR, qPCR, NIR, and ligand binding or cell-based assays whenever the question is whether a procedure is fit for its intended purpose. Triggers include

anndata

Data structure for annotated matrices in single-cell analysis. Use when working with .h5ad files or integrating with the scverse ecosystem. This is the data format skill—for analysis workflows use scanpy; for probabilistic models use scvi-tools; for population-scale queries use cellxgene-census.

arbor

Autonomously improve a real artifact (code, training recipe, agent harness, data pipeline, prompt) against an objective and an evaluator, using Hypothesis Tree Refinement (HTR) from the Arbor paper. Use this whenever someone wants to iteratively optimize something over many experiments without overfitting — e.g.

arboreto

Infer gene regulatory networks (GRNs) from gene expression data using scalable algorithms (GRNBoost2, GENIE3). Use when analyzing transcriptomics data (bulk RNA-seq, single-cell RNA-seq) to identify transcription factor-target gene relationships and regulatory interactions. Supports distributed computation for large-scale datasets.

astropy

Core Python library for astronomy and astrophysics workflows that need Astropy APIs, including units/quantities, coordinates, FITS I/O, tables, time systems, WCS, and cosmology. Use when implementing or debugging astronomical data analysis code with Astropy.

autoskill

Observe the user

benchling-integration

Benchling Python SDK and REST API integration for registry entities, inventory, ELN entries, workflows, Benchling Apps, and Data Warehouse queries. Use when automating lab data with benchling-sdk or the v2 API.

bgpt-paper-search

Search scientific papers and retrieve structured experimental data extracted from full-text studies via the BGPT MCP server. Returns 25+ fields per paper including methods, results, sample sizes, quality scores, and conclusions. Use for literature reviews, evidence synthesis, and finding experimental details not available in abstracts alone.

bids

>

biopython

Comprehensive molecular biology toolkit. Use for sequence manipulation, file parsing (FASTA/GenBank/PDB), phylogenetics, and programmatic NCBI/PubMed access (Bio.Entrez). Best for batch processing, custom bioinformatics pipelines, BLAST automation. For quick lookups use gget; for multi-service integration use bioservices.

bioservices

Unified Python interface to 40+ bioinformatics services. Use when querying multiple databases (UniProt, KEGG, ChEMBL, Reactome) in a single workflow with consistent API. Best for cross-database analysis, ID mapping across services. For quick single-database lookups use gget; for sequence/file manipulation use biopython.

bulk-rnaseq

End-to-end bulk RNA-seq orchestrator — takes raw FASTQ reads through QC and trimming (FastQC, fastp/Trim Galore), alignment and quantification (STAR, Salmon, featureCounts), assembles a gene-level counts matrix, then hands off to differential expression (pydeseq2), pathway/GSEA enrichment (pathway-enrichment), and publication figures (scientific-visualization). Use whenever the user has bulk RNA-seq reads or quant output and wants a complete, reproducible differential-expression workflow — e.g.

cellxgene-census

Query the CZ CELLxGENE Census programmatically for versioned public single-cell and spatial transcriptomics data. Use when you need population-scale cell metadata, gene expression slices, Census summary counts, source H5AD URIs/downloads, embeddings, spatial Census data, or reference atlas comparisons across organisms, tissues, diseases, assays, and cell types. For analyzing your own local single-cell data use scanpy, anndata, or scvi-tools.

cirq

Google quantum computing framework. Use when targeting Google Quantum AI hardware, designing noise-aware circuits, or running quantum characterization experiments. Best for Google hardware, noise modeling, and low-level circuit design. For IBM hardware use qiskit; for quantum ML with autodiff use pennylane; for physics simulations use qutip.

citation-management

Comprehensive citation management for academic research. Search OpenAlex, PubMed, and Google Scholar for papers, extract accurate metadata, validate citations, and generate properly formatted BibTeX entries. This skill should be used when you need to find papers, verify citation information, convert DOIs to BibTeX, or ensure reference accuracy in scientific writing.

clinical-decision-support

Prepare and validate research-only clinical decision-support evaluation, evidence-profile, cohort, survival, biomarker/model, privacy, and governance artifacts. Use for aggregate or synthetic research documentation and traceability—not patient care or live clinical operation.

clinical-reports

Create safety-bounded draft structures and run local deterministic checks for clinical case, diagnostic, trial, safety, and aggregate research reports. Use only with synthetic, de-identified, or aggregate inputs and verified source-fact manifests; every output requires qualified review.

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