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字節(jié)跳動(dòng)、華為、百度都來(lái)?yè)屓?,云?jì)算/超算中心如何從醫(yī)療數(shù)據(jù)中掘金?

時(shí)間:2021-02-19 09:02 │ 來(lái)源:動(dòng)脈網(wǎng) │ 閱讀:1197

臨近2021,北京字節(jié)跳動(dòng)在某招聘網(wǎng)站上掛出了一個(gè)新職位——生物信息工程師。月薪20-40K,每年15薪,這樣的薪資水平即使在北京也具有競(jìng)爭(zhēng)力。

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在職位描述部分,該職位主要的工作,是NGS數(shù)據(jù)流程的搭建,腫瘤NGS檢測(cè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、推廣、性能驗(yàn)證,和挖掘數(shù)據(jù)中潛在的產(chǎn)品化價(jià)值和研究方向。說(shuō)得簡(jiǎn)單點(diǎn),字節(jié)跳動(dòng)準(zhǔn)備進(jìn)軍NGS,并且最終的目的,很可能是想從數(shù)據(jù)中淘金。

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華為在2019年底同樣掛出了兩個(gè)與生物醫(yī)藥相關(guān)的崗位,其中之一也是基因組研發(fā)算法工程師,崗位核心職責(zé)較字節(jié)跳動(dòng)更加聚焦,也直接指向用于基因組數(shù)據(jù)分析的深度學(xué)習(xí)算法開(kāi)發(fā);另一崗位則是藥物研發(fā)算法工程師,瞄準(zhǔn)計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)(CADD)方法的小分子藥物設(shè)計(jì)工作。

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到了2021年伊始,百度創(chuàng)始人李彥宏?duì)款^發(fā)起的百圖生科也提出了自己的人才計(jì)劃——“百萬(wàn)領(lǐng)軍計(jì)劃” 及 “百萬(wàn)青年領(lǐng)軍” 計(jì)劃,將分別用 100 萬(wàn)美元年薪及 100 萬(wàn)人民幣年薪以及其他技術(shù)平臺(tái)支持,吸引生物技術(shù) + AI 技術(shù)跨界融合人才。

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至此,字節(jié)跳動(dòng)、華為、百度悉數(shù)入場(chǎng),如果再考慮到已經(jīng)在云平臺(tái)和生物醫(yī)藥領(lǐng)域有深度布局的阿里和騰訊以及中科院計(jì)算所高性能中心,互聯(lián)網(wǎng)巨頭批量涌入生物醫(yī)藥領(lǐng)域,已經(jīng)成為了一股大勢(shì)。但這些科技企業(yè),究竟將如何賦能生物醫(yī)藥這個(gè)年邁保守的產(chǎn)業(yè)?

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謀局:高性能計(jì)算(HPC)—將計(jì)算注入醫(yī)藥研發(fā)


生物醫(yī)藥領(lǐng)域近兩年的火熱有目共睹,覬覦醫(yī)療許久的互聯(lián)網(wǎng)大廠們自然不會(huì)放過(guò)這個(gè)絕佳的機(jī)會(huì)。但是以生物技術(shù)驅(qū)動(dòng)的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè),痛點(diǎn)有增無(wú)減。從效果來(lái)看,研發(fā)三高 (資金大,時(shí)間長(zhǎng),失敗率高),產(chǎn)品三同(試驗(yàn)數(shù)據(jù)同,適應(yīng)癥同,療效同)的問(wèn)題并未因生物技術(shù)研發(fā)而解決,反之,生物技術(shù)指向的領(lǐng)域極為有限,導(dǎo)致行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈,需要向信息領(lǐng)域求解,人工智能技術(shù)似乎正是醫(yī)藥領(lǐng)域苦尋多年的答案。人工智能在新藥研發(fā)上的應(yīng)用已經(jīng)從概念驗(yàn)證階段,正式進(jìn)入了大面積應(yīng)用層面,賦能藥品全生命周期管理。從底層的醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫(kù),到數(shù)據(jù)應(yīng)用層面的真實(shí)世界研究;從最早期的化合物篩選,到臨床試驗(yàn)階段的患者招募,都能看到人工智能技術(shù)的身影。

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HPC切入生物醫(yī)藥領(lǐng)域的契機(jī),主要是在于生物醫(yī)藥行業(yè)多年來(lái)積累的大量數(shù)據(jù)。2020年黨的十九屆四中全會(huì),將數(shù)據(jù)作為一種新型生產(chǎn)要素,寫(xiě)入了《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于構(gòu)建更加完善的要素市場(chǎng)化配置體制機(jī)制的意見(jiàn)》中,從國(guó)家層面上認(rèn)可了數(shù)據(jù)的價(jià)值。并且,《意見(jiàn)》中還明確提出,要“推進(jìn)政府?dāng)?shù)據(jù)開(kāi)放和共享”,“提升社會(huì)數(shù)據(jù)資源價(jià)值”和“加強(qiáng)數(shù)據(jù)資源整合和安全保護(hù)”。因此圍繞著數(shù)據(jù)的整理和挖掘,將會(huì)成為未來(lái)一段時(shí)間內(nèi),泛行業(yè)領(lǐng)域的主旋律。

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醫(yī)療健康行業(yè),由于其診療應(yīng)用的特殊性,積累了大量的用戶(hù)/患者數(shù)據(jù)。如果能將這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化,再通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行挖掘,有機(jī)會(huì)為醫(yī)療健康行業(yè)產(chǎn)生大量有價(jià)值的洞見(jiàn)。這也是為什么近幾年醫(yī)療大數(shù)據(jù)行業(yè)持續(xù)火熱的原因。


圖片

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因此,近兩年AI輔助新藥研發(fā)企業(yè)的產(chǎn)出逐漸增多,“HPC+AI+醫(yī)療大數(shù)據(jù)”的價(jià)值開(kāi)始得以體現(xiàn),應(yīng)用場(chǎng)景也從化合物發(fā)現(xiàn)向其他領(lǐng)域擴(kuò)展。新藥研發(fā)的流程上,要經(jīng)過(guò)分子發(fā)現(xiàn)、臨床前研究、臨床研究、上市后研究等多個(gè)階段。而AI新藥研發(fā)的企業(yè),就逐漸從早期分子發(fā)現(xiàn)的切入點(diǎn)向下游擴(kuò)張。


目前,已經(jīng)有多家AI輔助藥物研發(fā)公司在各個(gè)階段發(fā)力,在這些AI新藥研發(fā)的細(xì)分場(chǎng)景中,應(yīng)用到HPC的環(huán)節(jié)并不在少數(shù),其中超過(guò)95%的公司在臨床前研究的化合物發(fā)現(xiàn)的環(huán)節(jié)中,這類(lèi)應(yīng)用AI應(yīng)用也最為行業(yè)熟知:以往的化合物發(fā)現(xiàn)要依靠研發(fā)人員一個(gè)個(gè)的畫(huà)分子模型,效率低下且成本高。而在人工智能新藥研發(fā)的場(chǎng)景下,依托CADD技術(shù),通過(guò)對(duì)藥物分子數(shù)據(jù)庫(kù)的深度學(xué)習(xí),人工智能算法能從海量的分子中經(jīng)過(guò)分子機(jī)制和成藥可能性層層篩選,將傳統(tǒng)方法1-2年才能完成的早期分子篩選工作,縮短到一個(gè)月左右的時(shí)間。

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臨床前研究的AI化合物發(fā)現(xiàn)作為一個(gè)已經(jīng)相對(duì)成熟的賽道,國(guó)內(nèi)諸如晶泰科技、深度智耀、冰洲石生物科技等企業(yè)都切入這一環(huán)節(jié),并且已經(jīng)有能力向全球級(jí)別的跨國(guó)藥企提供服務(wù)。比如晶泰科技早在2018年就與輝瑞宣布了戰(zhàn)略合作;深度智耀在2019年與中國(guó)醫(yī)藥簽署了全面戰(zhàn)略合作協(xié)議。


實(shí)際上,HPC在非藥物研發(fā)的醫(yī)療健康領(lǐng)域已經(jīng)找到了廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景,對(duì)醫(yī)療機(jī)構(gòu)、藥械、保險(xiǎn)等不同醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)角色提供全方位的算力支持。例如2020年大批上市的人工智能影像產(chǎn)品,HPC與AI算法結(jié)合,已經(jīng)陸續(xù)有產(chǎn)品產(chǎn)出。其在產(chǎn)品的研發(fā)階段,就需要利用HPC和深度學(xué)習(xí)算法,對(duì)影像數(shù)據(jù)集進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。


但在藥物研發(fā)領(lǐng)域,仍然只有AI化合物發(fā)現(xiàn)發(fā)展相對(duì)成熟。


最近,利用AI計(jì)算蛋白質(zhì)折疊有了新的突破。枚舉每一種蛋白質(zhì)可能存在的結(jié)構(gòu),花費(fèi)的時(shí)間甚至比宇宙的年齡還要長(zhǎng)。在強(qiáng)大的算法與算力的支持下,DeepMind將運(yùn)算時(shí)間從數(shù)月縮短至了數(shù)小時(shí)。AI為生物學(xué)帶來(lái)了極致的效率革命,這對(duì)于人類(lèi)攻克癌癥等疑難雜癥有著劃時(shí)代的意義,使得行業(yè)看到了新技術(shù)帶來(lái)產(chǎn)業(yè)革命的機(jī)會(huì),這將大大加速藥物發(fā)現(xiàn)品類(lèi)和速度。


要在數(shù)據(jù)洪流的時(shí)代實(shí)現(xiàn)重大的科學(xué)突破、分析基因組數(shù)據(jù),應(yīng)用于藥物研發(fā)、疾病檢測(cè)、個(gè)性化治療,要依靠于更快、更便捷的對(duì)大型數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析處理的新型技術(shù)。過(guò)去十年間,我們使用的分析計(jì)算技術(shù)不夠強(qiáng)大,無(wú)法分析這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)。蛋白質(zhì)破解的事件是一個(gè)標(biāo)志,在生命科學(xué)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展需要領(lǐng)先的HPC系統(tǒng),分析和計(jì)算復(fù)雜的、散點(diǎn)化、非結(jié)構(gòu)化的生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)。


“大數(shù)據(jù)不是數(shù)據(jù)大。大數(shù)據(jù)是基礎(chǔ),同時(shí)還要有挖掘數(shù)據(jù)的能力,才能最終產(chǎn)出洞見(jiàn)?!眻D靈-達(dá)爾文實(shí)驗(yàn)室副主任、哲源科技COO趙宇告訴動(dòng)脈網(wǎng)。在數(shù)據(jù)挖掘的過(guò)程中,人工智能技術(shù)(算法)提供了數(shù)據(jù)解讀的工具,但是算法效率提升的需求愈發(fā)嚴(yán)重,因此也牽出了另一關(guān)鍵要素“算力”。HPC就是算力的主要來(lái)源之一。

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HPC作為一種算力基礎(chǔ)設(shè)施,在于云計(jì)算和超算中心的廣泛應(yīng)用。在具體的應(yīng)用上,云計(jì)算更適應(yīng)于海量任務(wù)并發(fā),但單個(gè)計(jì)算并不特別復(fù)雜的場(chǎng)景;而超算中心則在單一復(fù)雜問(wèn)題的解決上,表現(xiàn)更佳。


在我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)事業(yè)發(fā)展這些年居于世界前列,世界第一的超算的地位與美國(guó)不斷輪換占據(jù),超算事業(yè)逐步從研究階段進(jìn)入全面應(yīng)用層。比如中科院計(jì)算技術(shù)研究所,在二十年前就將“生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)識(shí)別”作為基礎(chǔ)戰(zhàn)略研究方向,依托于計(jì)算所世界級(jí)超算技術(shù)推動(dòng)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)變革。

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全球面向醫(yī)藥研發(fā)的服務(wù)平臺(tái)型公司已經(jīng)嶄露頭角

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當(dāng)各家都集中于臨床前研究時(shí),突破舒適區(qū)并不容易,但是現(xiàn)在已經(jīng)有頭部企業(yè)開(kāi)始做出這方面的嘗試。比如全球范圍內(nèi)的知名企業(yè)Insilico medicine,如今就已經(jīng)不再局限在化合物發(fā)現(xiàn)這一細(xì)分領(lǐng)域上,而是向外拓展到更復(fù)雜的藥物研發(fā)全流程。

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2016年Insilico Medicine在Molecular Pharmaceutics上發(fā)表論文,展示了自己對(duì)深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用,提出可以利用轉(zhuǎn)錄反應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)分子治療的類(lèi)別進(jìn)行預(yù)測(cè),也讓自己一時(shí)間名聲大噪。隨后在2016-2019年,Insilico Medicine一直保持著自己研究成果的產(chǎn)出,在一級(jí)市場(chǎng)的融資也一直順風(fēng)順?biāo)?018年,藥明康德領(lǐng)投了Insilico Medicine的戰(zhàn)略融資,并與其就靶點(diǎn)鑒定、藥物發(fā)現(xiàn)、抗衰老研究等方面達(dá)成合作。

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圖片

(圖片來(lái)自Insilico Medicine官網(wǎng))

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Insilico Medicine如今的業(yè)務(wù)已經(jīng)從化合物發(fā)現(xiàn)外延到了新藥研發(fā)全流程。其業(yè)務(wù)構(gòu)成分為三大板塊,分別是早期靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn),藥物分子發(fā)現(xiàn)和臨床試驗(yàn)預(yù)測(cè)。可以說(shuō)像Insilico這樣已經(jīng)走到業(yè)界第一梯隊(duì)的企業(yè),已經(jīng)有能力為醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)提供全方位的AI新藥研發(fā)服務(wù)。也正是這樣的原因,德國(guó)巨頭默克集團(tuán)選擇了Incilico作為自己的合作伙伴,將Insilico的平臺(tái)整合到自己的藥物發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目中。


國(guó)內(nèi)IT巨頭親自入局,商業(yè)化路徑各有策略

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傳統(tǒng)的新藥研發(fā)模式正在變得越來(lái)越困難。以往積累的大量的研究數(shù)據(jù)難以被人工全面覆蓋;藥物靶點(diǎn)研發(fā)和適應(yīng)癥選擇被有限的人類(lèi)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)鎖死;先導(dǎo)化合物的潛在效應(yīng)和副作用難以被人工預(yù)測(cè);多中心臨床試驗(yàn)的人力成本越來(lái)越高。


以人類(lèi)經(jīng)驗(yàn)主導(dǎo)的新藥研發(fā)邏輯正在精準(zhǔn)化、高效化的研發(fā)需求下逐漸瓦解。尤其在創(chuàng)新藥領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)逐漸激化的當(dāng)下,這些問(wèn)題促使新藥研發(fā)企業(yè)必須尋找新的技術(shù)突破口,研發(fā)人員群體有從生物技術(shù)向IT部門(mén)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì),并期望借助社會(huì)上IT力量解決自身行業(yè)困局。


而IT巨頭在切入生物醫(yī)藥行業(yè)的細(xì)分領(lǐng)域時(shí),其巨頭的平臺(tái)基因自然涌現(xiàn),主要是通過(guò)HPC支撐研發(fā)服務(wù)平臺(tái),進(jìn)而賦能新藥研發(fā),或是基因組數(shù)據(jù)挖掘。尤其是人工智能新藥研發(fā)領(lǐng)域的臨床前研究,目前的發(fā)展已經(jīng)比較成熟,正是對(duì)算力需求旺盛的階段。


幾家積極布局的互聯(lián)網(wǎng)巨頭中,除了字節(jié)跳動(dòng)還沒(méi)有涉及這一部分的業(yè)務(wù),百度、華為、騰訊、阿里,計(jì)算所,都基于自己的云計(jì)算的建設(shè)服務(wù)平臺(tái),提供服務(wù)。切入的場(chǎng)景覆蓋了藥物分子發(fā)現(xiàn)、藥物靶點(diǎn)篩選、分子動(dòng)力學(xué)模擬、新抗原預(yù)測(cè)、基因組解讀等多個(gè)方面。

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在這一點(diǎn)上,百度的策略更加聚焦。醫(yī)療健康行業(yè)的產(chǎn)業(yè)角色之間,需求交叉點(diǎn)很少,因而應(yīng)對(duì)于需求的解決方案也因?yàn)獒槍?duì)不同的產(chǎn)業(yè)角色而互相孤立。百度的選擇是,將針對(duì)不同產(chǎn)業(yè)角色的提供的服務(wù)拆分,從而使自己的賦能能力更加集中。因此百度在2020年下半年推出了百圖生科,從生物計(jì)算切入,賦能生物醫(yī)藥領(lǐng)域。

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百圖生科不是百度在推出的第一款重度垂直醫(yī)療行業(yè)產(chǎn)品,此前的靈醫(yī)智惠已經(jīng)在醫(yī)院場(chǎng)景中找到了自己的定位,尤其在眼底篩查和基層醫(yī)療方面核心突破。2020年下半年發(fā)布的百圖生科,則將自己的目光聚焦到了醫(yī)藥產(chǎn)業(yè),定位于生物計(jì)算技術(shù)驅(qū)動(dòng)的生命科學(xué)平臺(tái)公司,致力于用高性能生物計(jì)算和多組學(xué)數(shù)據(jù)技術(shù)加速創(chuàng)新藥物和早篩早診等精準(zhǔn)生命科學(xué)產(chǎn)品的研發(fā),力圖讓更多疾病可預(yù)警、可控制、可治愈,實(shí)現(xiàn)人類(lèi)百歲健康夢(mèng)想。


圖片?

由于AI新藥研發(fā)發(fā)展的成熟度,幾大科技巨頭都通過(guò)自己的云平臺(tái)為AI新藥研發(fā)提供支撐。這些云平臺(tái)一方面向AI新藥研發(fā)企業(yè)開(kāi)放自己的算力,幫助AI新藥研發(fā)企業(yè)更快的實(shí)現(xiàn)自己的研發(fā)目標(biāo)。另一方面,部分科技巨頭逐漸不再滿(mǎn)足于通過(guò)自己的合作伙伴對(duì)外輸出,走上了自建平臺(tái),直接向醫(yī)藥企業(yè)提供服務(wù)的道路。

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騰訊在2020年7月正式發(fā)布了自己的首個(gè)AI驅(qū)動(dòng)的藥物發(fā)現(xiàn)平臺(tái)“云深智藥”。脫胎于騰訊AI Lab機(jī)器學(xué)習(xí)中心,云深智藥在平臺(tái)服務(wù)的基礎(chǔ)上,還為藥企提供定制化的服務(wù),滿(mǎn)足藥企針對(duì)特定靶點(diǎn)或數(shù)據(jù)體系的個(gè)性化需求。

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有別于其他的AI新藥研發(fā)平臺(tái),云深智藥在小分子藥物發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上還增加了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的服務(wù)。2020年谷歌旗下Deepmind的Alpha系統(tǒng)在第14屆國(guó)際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)競(jìng)賽(CASP)上大放異彩,預(yù)測(cè)精度幾乎接近實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)際上在這一領(lǐng)域中,騰訊AI Lab也已經(jīng)進(jìn)行了多年的研究,其聯(lián)合研究成果還在2020年11月登上了 Nature 子刊《Nature Communications》。騰訊AI Lab將自己的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)工具定名為tFold,云深智藥對(duì)外開(kāi)放的,正是這一工具的公測(cè)版本。

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華為EIHealth并非只面向新藥研發(fā),其覆蓋的三個(gè)主要方向,基因組分析、藥物研發(fā)和臨床研究都是當(dāng)下HPC切入的核心場(chǎng)景。這三大應(yīng)用場(chǎng)景已經(jīng)發(fā)展多年,并且也發(fā)展的比較成熟。藥物研發(fā)自不待言;基因檢測(cè)方面,Illumina和華大基因都在2018年在國(guó)內(nèi)推出了自己的基因云平臺(tái)BaseSpace和BGI Online;臨床研究方面,影像云早已是各大云平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)配置,生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)也是近兩年基因檢測(cè)行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。

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在幾大科技巨頭組建的人工智能平臺(tái)中,最年輕的百圖生科卻釋放出了最宏大的愿景。百圖生科將自己的發(fā)展設(shè)定為兩個(gè)階段,第一階段利用前沿AI技術(shù)構(gòu)建完整的生物計(jì)算平臺(tái),并與提供新的數(shù)據(jù)軸和新的數(shù)據(jù)分析、藥物設(shè)計(jì)工具的初創(chuàng)企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)攜手,構(gòu)建生物計(jì)算生態(tài),為生命科學(xué)企業(yè)和科研用戶(hù)提供豐富的工具能力和完整的解決方案,做好服務(wù)。第二階段,還將深度參與或主導(dǎo)發(fā)起新型精準(zhǔn)藥物和精準(zhǔn)診斷產(chǎn)品的研發(fā),攜手合作伙伴,為社會(huì)貢獻(xiàn)極具創(chuàng)新性的精準(zhǔn)生命科學(xué)產(chǎn)品。

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乍看起來(lái)百圖生科的目標(biāo)似乎與其他云平臺(tái)切入生物醫(yī)藥的方式并無(wú)兩樣。但是“多組學(xué)數(shù)據(jù)技術(shù)”將百圖生科與其他互聯(lián)網(wǎng)巨頭區(qū)分開(kāi)來(lái),這其中涉及到數(shù)據(jù)挖掘中對(duì)算力的需求情況。多維度的數(shù)據(jù)分析,對(duì)算力的需求會(huì)呈指數(shù)型增長(zhǎng),當(dāng)數(shù)據(jù)范圍最終覆蓋到患者診療階段中的全方位數(shù)據(jù)時(shí),僅使用多CPU并行的HPC可能已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足數(shù)據(jù)挖掘的需要,要借助“超算”才能實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的全面挖掘。

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中科院計(jì)算所布局最早,平臺(tái)已經(jīng)初具規(guī)模。早在上世紀(jì)末,中科院計(jì)算所就開(kāi)始面向生命科學(xué)布局,計(jì)算所從參與百分之一人類(lèi)基因組計(jì)劃開(kāi)始,持續(xù)積累,以國(guó)家科研課題(NSFC、863,973,中科院重大課題,重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃)為契機(jī),將信息科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)深度交叉融合,作出了很多核心技術(shù)。在計(jì)算所高性能中心主任、中科院計(jì)算所西部高等技術(shù)研究院院長(zhǎng)譚光明教授帶領(lǐng)下,以國(guó)家隊(duì)身份首倡“計(jì)算醫(yī)學(xué)”,提出以系統(tǒng)論為指導(dǎo)思想 ,采用密集數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為科研范式,以人工智能為方法,以高性能計(jì)算為支撐,通過(guò)知識(shí)模型+數(shù)據(jù)模型的雙輪驅(qū)動(dòng),為生物醫(yī)藥領(lǐng)域全鏈條產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)全新洞見(jiàn)與解決方案。


靶點(diǎn)、臨床、上市后研究——計(jì)算所的服務(wù)平臺(tái)進(jìn)入藥物研發(fā)人跡罕至領(lǐng)域


哲源科技是由中科院計(jì)算所孵化的面向生物醫(yī)藥領(lǐng)域的人工智能企業(yè)。其研發(fā)的計(jì)算醫(yī)學(xué)平臺(tái)目標(biāo)是建立藥物研發(fā)數(shù)字試驗(yàn)場(chǎng)。雖然全流程技術(shù)均有儲(chǔ)備,目前在三個(gè)方面展現(xiàn)了價(jià)值:1、發(fā)現(xiàn)全新的藥物靶點(diǎn);2、基于全新機(jī)制性標(biāo)志物,為臨床研究建立入排條件,設(shè)計(jì)藥物聯(lián)用方案以及挽救失敗的臨床三期;3、為上市后藥物拓展新適應(yīng)癥。


哲源所提到的服務(wù)也正是Insilico未能觸及的全新藥物標(biāo)志物開(kāi)發(fā),哲源正在深入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,發(fā)現(xiàn)疾病機(jī)理機(jī)制,研究藥物與真實(shí)人體的匹配。大多數(shù)行業(yè)中的企業(yè)都還在嘗試借助生物計(jì)算,直接從特定細(xì)分領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)中挖掘洞見(jiàn)。而哲源通過(guò)自建的計(jì)算醫(yī)學(xué)平臺(tái)將單個(gè)基因或蛋白功能的解釋轉(zhuǎn)向從系統(tǒng)生物學(xué)、尤其是細(xì)胞功能和信號(hào)通路的解釋?zhuān)闹型诰騊attern級(jí)新型機(jī)制性標(biāo)志物。


實(shí)現(xiàn)了從生物計(jì)算到計(jì)算醫(yī)學(xué)的突破,極大提高了從數(shù)據(jù)中產(chǎn)生新洞見(jiàn)的能力?!敖?jīng)過(guò)這些年的基礎(chǔ)工作,我們團(tuán)隊(duì)已經(jīng)產(chǎn)出了400多個(gè)細(xì)胞內(nèi)確定性事件基礎(chǔ)模型,可以組合出無(wú)數(shù)種不同的腫瘤進(jìn)化情況,足以為每個(gè)疾病構(gòu)造獨(dú)特的數(shù)字生命方程?!壁w宇說(shuō)。


圖片?

機(jī)制性標(biāo)志物,顧名思義,不僅是標(biāo)志物,還反映出機(jī)制。以FOLFOX的肝動(dòng)脈灌注方案為例,該方案在部分肝癌患者中可以顯著延長(zhǎng)OS,然而臨床有效患者只占30%。哲源在該案例中開(kāi)發(fā)出機(jī)制性標(biāo)志物,精確區(qū)分人群,明確了耐藥機(jī)制,進(jìn)而根據(jù)機(jī)制提出全新的聯(lián)合用藥方案(為藥物提供了新適應(yīng)癥),最終結(jié)果將受益人群提高到60-80%。

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在免疫治療方面,哲源也同樣展示出計(jì)算醫(yī)學(xué)平臺(tái)多項(xiàng)能力,為藥物研發(fā)提供了新的思路。例如,如何使EGFR突變陽(yáng)性的非小細(xì)胞肺癌患者也能從使用Pd-1/Pd-L1單抗藥物上顯著獲益?這是當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的圣杯問(wèn)題。


在理解機(jī)制的基礎(chǔ)上,哲源提出了Pd-1/Pd-L1單抗聯(lián)用不同藥物,都可以幫助患者獲益。這種基于機(jī)制理解設(shè)計(jì)藥物聯(lián)用方案的能力,為扎堆研發(fā)免疫藥物的藥廠提供解決方案。


在計(jì)算醫(yī)學(xué)平臺(tái)引導(dǎo)下,不同藥廠可以面向不同適應(yīng)癥進(jìn)行更專(zhuān)注的臨床試驗(yàn),不僅提高臨床試驗(yàn)的成功率,也能找到專(zhuān)屬自己的適應(yīng)癥,更容易招募患者,更能加速完成申報(bào)。


總結(jié)


面對(duì)需求和行業(yè)痛點(diǎn),巨頭紛紛通過(guò)重投入的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)自己的服務(wù)平臺(tái),總結(jié)來(lái)看,真正可以獲得行業(yè)突破的服務(wù)平臺(tái)需要符合以下特征:

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  • (1)?深刻洞察醫(yī)療健康行業(yè)發(fā)展的方向,了解痛點(diǎn)的意義;

  • (2)?有能力了解并數(shù)字刻畫(huà)疾病的本質(zhì),以及藥物機(jī)制,解鎖人類(lèi)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的限制;

  • (3)?有能力建立全流程AI算法平臺(tái),為藥物研發(fā)提供從藥物靶點(diǎn)、化合物設(shè)計(jì)、 標(biāo)志物開(kāi)發(fā)、以及最優(yōu)適應(yīng)癥篩選的所有工具;

  • (4)?擁有HPC搭建的能力,將計(jì)算構(gòu)架、平臺(tái)、應(yīng)用直接對(duì)接到醫(yī)療實(shí)踐中;

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知識(shí)圖譜的擴(kuò)張是基礎(chǔ)。只切入分子發(fā)現(xiàn)時(shí),企業(yè)的知識(shí)圖譜,只要覆蓋與潛在藥物分子相關(guān)的研究數(shù)據(jù),就足夠完成分子發(fā)現(xiàn)工作。但當(dāng)其覆蓋面逐步向臨床研究擴(kuò)張時(shí),知識(shí)圖譜就需要相應(yīng)的從藥學(xué)知識(shí)圖譜,擴(kuò)大到覆蓋面更廣的醫(yī)學(xué)知識(shí)圖譜。

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算力的擴(kuò)張及掌控是必要條件。知識(shí)圖譜擴(kuò)大到醫(yī)學(xué)范圍后,需要分析的數(shù)據(jù)量顯著上升。因此在數(shù)據(jù)挖掘的過(guò)程中,自然也需要更高的算力支撐以及超算并行優(yōu)化技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。

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算法的迭代更新是方法。在有了知識(shí)圖譜和算力的基礎(chǔ)之后,企業(yè)才能開(kāi)始從大數(shù)據(jù)中尋找洞見(jiàn),并在不斷研究的過(guò)程中,持續(xù)迭代算法。

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當(dāng)下各巨頭憑借超高投入的云計(jì)算和超算中心,已經(jīng)為人工智能技術(shù)的應(yīng)用搭建好了算力基礎(chǔ)設(shè)施。并致力于在基礎(chǔ)設(shè)施上搭建云服務(wù)平臺(tái),隨著醫(yī)療大數(shù)據(jù)的進(jìn)一步擴(kuò)張,藥企認(rèn)知進(jìn)一步提升,以及對(duì)各種在精細(xì)場(chǎng)景下應(yīng)用的需求升級(jí),對(duì)于算力的需求也將會(huì)幾何倍數(shù)擴(kuò)大,對(duì)于服務(wù)平臺(tái)的工具屬性要求進(jìn)一步提升,相應(yīng)的,也需要云計(jì)算/超算中心持續(xù)提升自己的性能。


總之,無(wú)論是科技巨頭,抑或是哲源科技這樣的“國(guó)家隊(duì)”企業(yè),都將成為在計(jì)算醫(yī)學(xué)不同方面探索和發(fā)揮的生力軍,掘金生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)萬(wàn)億級(jí)的市場(chǎng)。


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