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AI算力火力全开,BAT战“疫”犹酣
2020-02-05 00:00:00      中国经济导报


中国经济导报记者 | 王晓涛

    2月2日,阿里云通过微信公众号宣布了一条消息,“抗击疫情新突破!AI诊断疑似病例基因分析缩短至半小时。“消息称,针对新型冠状病毒感染的肺炎病例,此前一天,浙江省疾病预防控制中心启用自动化的全基因组检测分析平台,平台由浙江省疾病预防控制中心、阿里达摩院医疗AI团队和杰毅生物技术公司共同研发。通过AI诊断技术,可将原来需数小时的疑似病例基因分析缩短至半小时。
    事实上,自1月20日抗击新冠病毒肺炎的战斗全面打响,众多科技创新公司就纷纷投入到抗疫的战斗中,BAT(百度、阿里、腾讯)这样的互联网公司巨头,更是责无旁贷,积极利用先进的AI(人工智能)技术和强大算力,从基因检测到疫苗和新药研发,鼎力支持疫情防控工作。

AI为基因检测加速

    快速、精确的诊断对于疫情控制十分重要。新型冠状病毒是基因组序列最长的病毒之一,快速检测其基因组“全貌”非常困难,而临床精准诊断又比较依赖这种基因信息。专家指出,目前全国大部分医疗机构和疾控部门,普遍采用核酸检测方法来筛查病例,只能检测到病毒基因的局部。一旦病毒发生变异,就可能出现漏检。
    据悉,浙江此次启用的全基因组检测分析平台可对病毒样本进行全基因组序列分析比对,能够有效防止病毒变异产生的漏检,并将原来需要数小时的全基因分析流程缩减到半小时,大幅提高病例的确诊速度和准确率。具体来说,基于杰毅生物的新型设备,对患者样本的核酸提取、建库和纯化步骤,可以在2小时内无人值守完成;在基因分析阶段,阿里巴巴达摩院针对新型冠状病毒推出了多个算法模型。在序列比对过程中,达摩院对算法增加了分布式设计,有效提升比对效率;在病毒序列拼接阶段使用分布式设计的de Bruijn图算法,变异病毒也能精准检测。
    技术人员表示,该平台基于阿里云的强大算力与达摩院新算法可以为病毒的解析提供支撑,基于该平台,未来可以在短时间内将检测范围覆盖尽可能多的确诊病例,并为后续疫苗与药物研发打下坚实基础。
    无独有偶,1月30日,百度研究院宣布将向各基因检测机构、防疫中心及全世界科学研究中心免费开放AI算法,利用AI技术从病毒手中抢时间。百度此次开放的是线性时间算法LinearFold,以及世界上现有最快的RNA结构预测网站。其中,LinearFold算法可以将病毒RNA分析从55分钟缩短至27秒,提速120倍,以提升新型冠状病毒RNA空间结构预测速度,从而助力疫情防控。
    在此前一天的1月29日,阿里巴巴集团宣布将为公共科研机构免费开放本次病毒疫苗和新药研发所需的一切AI算力。据悉,阿里云将通过提供AI算力支持病毒基因测序、新药研发、蛋白筛选等工作,帮助科研机构缩短研发周期。

AI重塑新药研发

    记者注意到,就在此次抗疫战斗全面打响的几天前,1月17日,华大基因发布了一条有关人类基因检测技术的消息。华大基因联合阿里云,成功用15分钟——一顿饭的工夫——完成了一次高精度的个人全基因组测序,打破世界纪录。华大基因利用阿里云PB级的数据处理能力、容器服务ACK/AGS基因服务,和赛乐基因GPU加速算法,实现了比之前纪录快4倍的基因测序。而且在7200亿碱基拼装、排序、去重、变异检测中,测试精度高达99.8%。
    生物技术研究与信息技术的深度融合,对于新药研发来说无疑是一条好消息。众所周知,研发费用高、研发周期长、研发成功率低一直是压在制药企业身上的“三座大山”。塔夫茨药物开发研究中心的数据显示:开发一种新药的平均成本为26亿美元;一种新药上市的平均时间约为12年;大约只有10%的候选药物能从第一阶段测试走向市场。而计算机处理能力的持续快速增长,大量数据集的可用性及先进算法的开发,大大推动了机器学习的发展,也正在为新药研发带来一场变革。
    近几年,“AI+新药研发”进入快速成长期。百度和腾讯参与投资的Atomwise与医药巨头默克合作,运用超级计算机、AI和复杂的算法模拟制药过程,预测新药的效果,同时降低研发成本;正大天晴与阿里云合作,借助阿里云的医疗AI,正大天晴获得了一种全新的化合物筛选方法,较传统计算机辅助药物设计方法筛选准确率可提高20%。
    动脉网·蛋壳研究院对国内外78家涉足新药研发的AI企业进行调研后发现:AI在新药研发领域主要应用于靶点发现、化合物合成、化合物筛选、晶型预测、患者招募、优化临床试验设计和药物重定向7大场景。
    依靠AI技术推动新药研发,人们对此充满期待。TechEmergence的一份研究报告认为,AI可以将新药研发的成功率从12%提高到14%,为生物制药行业节省数十亿美元。更有研究机构认为,AI在化合物合成和筛选方面比传统手段可节约40%~50%的时间,每年可为药企节约260亿美元的化合物筛选成本。在临床研究阶段,可节约50%~60%的时间,每年可节约280亿美元的临床试验费用。两者合计,AI每年能够为药企节约540亿美元的研发费用。

云超算能力助战抗疫

    在这场抗疫战斗中,腾讯云自然不会缺席。为助力研究机构加速新药筛查和疫苗研发,腾讯云组建了应急工作小组,免费开放云超算等能力。目前,已向中山大学药学院罗海彬教授团队提供了批量GPU云服务器免费使用权,帮助该团队推进病毒药物的筛选工作;向北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院的黄牛教授实验室提供了大量标准的CPU算力以及对象储存能力,帮助他们进行基于结构的药物分子设计的离线计算任务。
    阿里云则宣布将与合作机构向全球科学共同体免费开放相关药物研发资源,共同加速针对新型冠状病毒肺炎的药物研发。据悉,全球健康药物研发中心GHDDI正与阿里云合作开发人工智能药物研发和大数据平台,针对SARS、MERS等冠状病毒的历史药物研发进行数据挖掘与集成,开放相关临床前和临床数据资源,计算靶点和药物分子性质,并跟进新型冠状病毒最新科研动态,实时向科学界和公众公布,为新型冠状病毒肺炎科学研究提供重要数据支撑。
    百度此前宣布,将提供AI技术支持,配套亿级计算资源,助力疾控机构、科研院所等研究单位进行研发提速。
    传统的药物筛选往往耗时几个月甚至几年,显然无法应对突发卫生事件的发生。在去年举行的第二十一届中国国际高新技术成果交易会上,AI技术被运用到药物筛选中,筛选时间缩短几十倍,成功率提高几十个百分点。显然,AI的加入,使得药物筛选的时间大大缩短,人们期待着对抗新型冠状病毒的药物早日筛选研制成功。

【期号:3600】【版面:03】【作者:王晓涛】打印本页
 
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