2020年11月,AlphaFold2在蛋白质领域的结构预测大赛CASP 14中大显身手,将AI+生命健康的全球普及推向了一个新的高峰。其实早在这之前,大健康、医疗、药房等领域的AI赋能。一直是被广泛关注的话题。尤其是AI与新药研发的结合,可谓是各界的最高期待。
然而,除了一些偶尔的亮点和宏伟的未来前景,人工智能支持的生命科学是一条艰难的探索之路。跨学科的难度,技术难度的挑战,成本高,重复建设问题严重等。,一直困扰着这个备受期待的方向。我们可能很好奇,真正的AI赋能的生命健康产业在镜头之外和现实中是怎样进行的?这个行业发展的动力是什么?

我们在一次高智力含量的峰会上找到了一些答案。
7月22日,第三届华为云AI院长峰会在贵安召开。本次峰会聚集了众多中国工程院、中科院院士,以及来自国内近30所顶尖高校的60多位院长、教授、专家。在此期间,来自国内AI行业各行各业的顶尖专家学者畅谈AI技术发展的新趋势和挑战。有趣的是,我们注意到峰会中被提及最多、关注最多的方向是AI与生命健康的结合。这似乎是历届AI峰会很少见到的。
借此机会,我们了解和梳理了华为云在AI赋能生命健康领域的一系列成果。综上所述,我们可以把华为云的努力理解为“三桥”。
一边是AI技术的无尽想象,一边是生命与健康的伟大与庄严。华为云用这三座桥梁连接了两个极其重要的领域。
他们试图在各行各业的沃土里种下一颗AI果实,期望在云里长出生命的希望。
人工智能健康可能是21世纪最伟大的遭遇。
21世纪被视为生物学和生命科学的世纪,越来越多的新技术和新研究方法将在本世纪汇聚于生命科学和健康产业,从而改变人类过去对抗疾病和改善健康的范式。
其中,AI与生命健康的相遇,可能是最有想象力、最可行的一次。从基本逻辑上看,这是因为医学研究有大量不同类型的数据,非常适合AI学习和分析。同时,相关研究中存在大量需要人工重复劳动解决的问题,非常适合AI来替代。
此外,AI技术可以在短时间内合成靶向药物,从而大大缩短药物筛选的过程,降低研发的综合成本。医药行业有一个公认的“双十定律”——一个创新药从RD到上市的平均成本超过10亿美元,RD周期超过10年。AI的加入有望帮助打破这一定律。无论是从寻找靶向线索、提高新药筛选效率、提高研发成功率,还是降低综合成本等角度,AI都带来了巨大的想象空间空。这是人类必须尝试和探索的一个方向。
但现实中,生命健康领域和AI领域是基本不交叉的两个学科。AI赋能生命健康,面临数据支撑不足、场景落地困难、基础设施薄弱、学科研究体系互不了解等问题。客观来说,AI对生命健康的赋能,远没有到开花结果的时候。尤其是在药物研发领域,我们可能还得等5到10年才能成功。
在这个阶段,我们无法从AI与生命健康的相遇中获得丰收,但我们需要耕耘,需要持之以恒的灌溉和耕耘。当我们遇到挑战时,我们需要面对问题,解决问题,克服挑战。
面对AI与生命健康之间湍急的河流,华为云扮演着桥梁修复者的角色。
第一座桥,沉淀:搭建医疗代理,凝聚共同平台。
其中不乏AI赋能生命健康的方向和案例。事实上,我们可以在这两者之间看到无数跨领域的机会。毕竟生活面前无小事。然而,问题也随之而来。大量人工智能的生命健康相关项目已经启动,导致社会投资过于分散,大量资源被消耗在重复建设中。很多相关的探索都是以案例和合作的形式呈现,但最终的结果很难沉淀下来,也很难惠及更大范围。
为了解决这个问题,让AI赋能生命健康的投入和研发能够长期使用,需要有一个平台来沉淀相关的技术成果,形成一个通用的平台。这是华为云试图搭建的第一座桥梁:AI+生命健康的海量技术成果,由医疗代理EIHealth沉淀。
目前AI赋能健康主要体现在疾病基因早期筛查、疾病辅助诊疗、药物研发等方面。华为云医疗代理EIHealth是基于华为云AI和大数据的技术优势,面向医疗行业的全栈、开放、专业的企业级AI RD平台,支持企业AI的RD、转化和应用。在一些关键领域,华为云医疗代理EIHealth实现了平台集成,为企业提供了大量相关的AI模型算法和资源。如基因组引擎、药物开发引擎、临床研究引擎等。与此同时,华为云医疗代理EIHealth携手来自高校和企业的合作伙伴探索各个领域,在基因组分析、细胞测序、药物筛选、蛋白质结构预测、疾病知识图谱等方面获得了成功经验。这些实践经验也可以帮助更大的企业将医疗AI产业化。

平台的技术集成和经验能力沉淀,可以有效帮助更多的企业和学术机构,在探索相关领域时避免重复建设,降低综合成本和故障率。还能帮助企业更精准地找到相似的经验和专家知识,让很多项目借助平台技术和经验整合得以实现。
此外,AI+生命健康不仅包括研究型的药物研发、基因测序等工作,还直接面向临床,可以通过AI将优秀医生的经验带到更广泛的基层。因此,华为云医疗代理EIHealth也融合了提升基层医疗水平和直接提升社会医疗能力的功能和价值。
自从信息革命以来,技术平台已经成为所有技术发展到一定程度的必经阶段。对于AI+生命健康来说,平台化、集成化的技术在今天沉淀下来并不容易。但无论如何,我们也需要迈出这一步,这是让更多的力量、人才和资源参与到这场大变革中来的前提。
第二桥,打通:大模型使能药物的研发之路
或许可以说,新药研发是生命健康产业顶端的皇冠;而大模型是当今AI界的璀璨明珠。两者的相遇是产业界和学术界各界共同期待的盛会。
从基本的技术逻辑来看,大规模模型使能新药的研发是一个广泛可行的项目。新药研发中药物筛选、靶向搜索等行业需求的特点是数据结构复杂、数据量巨大、对算法鲁棒性要求高,这些都是大模型的强项。然而,现实中,研发新药并不容易有大的模型。一方面,新药研发过程环节多,流程复杂。系统地完成大型模型的渗透和落地是一项前所未有的工作。此外,药物研发机构和企业提供的数据往往并不充分,一系列因素限制了大模型的落地。另一方面,AI公司与药企合作时,往往需要自主开发模型,进行定制化合作,导致很多大的模型相关工作重复开发,合作往往需要巨大的专家资源投入,复制水平较低。
为了解决这一系列问题,华为云率先推出盘古辅助药物设计服务,创造性地以大模型开辟新药研发之路,将相关能力整合沉淀为服务。借助盘古的辅助药物设计服务,药企和相关医疗机构可以加快早期药物研发的进程,将早期药物研发的周期从几个档次缩短到一个月一个档次,大大缩短了研发时间,成本比传统方式降低了70%。
在这背后,华为云与中科院上海药物所提出了一种新的化合物表征深度学习网络架构,学习了17亿个小分子化合物的特征,进而生成了1亿个新的小分子。有了统一的预训练大模型,打通了药物研发的各个环节,加速了建模效率,提高了泛化效率。一个大的模型涵盖了药物研发的全链条,包括蛋白质化合物的组合预测、化合物和属性的预测、化合物的优化和生成。从而,大模型可以真正了解药物研发的结构、流程和具体需求,而不是仅仅以工具的形式浮在药物研发的表面。
目前盘古辅助药物设计已经正式商用,并获得2022年iF产品设计奖。盘古的辅助药物设计服务已经开始加速药企的药物研发创新。借助强大的AI计算能力和创新的体验设计,盘古药物分子模型可以帮助研究人员拓展知识边界,减少工作量。
大模型和新药研发的结合可以说是人工智能生命科学众多主题中最令人兴奋的一个。华为云搭建的第二座桥梁,打通了大模型与药物研发的产业边界,让两者真正实现全流程融合。药物研发能力决定了未来人类健康水平的上限。我们期待大模特成为真正的“药神”。
第三座桥,打破壁垒:跨越产、学、研之间的界限,建立新的RD范式。
在第三届华为云AI院长峰会上,中国科学院院士、清华大学人工智能研究院名誉院长张忠表示:“人工智能的发展正处于起步阶段,科研人员需要充分利用知识、数据、算法、计算力四大要素,建立可解释、健壮的人工智能理论,开发可控、可信、可靠、可扩展的人工智能技术,探索适合人工智能的发展新路,从而推动人工智能的发展。
这个论断非常准确地解释了当今AI技术和产业的突破方向。AI本身就是一门跨学科的技术,AI与其他学科的结合可以用“跨学科”来形容。但正是在这样一种不断跨越和打破常规的产学方式中,AI才能走出一条新路,推动AI技术的全面高速发展。AI与生命健康的合作更是如此。传统上,生物、医学、药学等相关领域与计算机、控制论等学科之间很少交流与合作,更不用说以深度学习为代表的最新AI技术了。AI+生命健康是一次全新的碰撞和融合。要克服破产的障碍,建立正常、高效、可用的沟通机制,共同构建产学研一体化的研发新范式。
华为云搭建的第三座桥梁是AI领域与生命健康领域广泛而深入的产学研合作,并将合作成果整合在华为云的平台和品牌上,让更多的RD人员有效参与到生产和学习的过程中,了解并加入AI赋能生命健康的伟大变革。
华为云专注于跨界融合,将AI与医疗结合,围绕基因组分析、药物研发、临床辅助进行探索。

具体来说,华为云与北大、中科院完成了大量的细分技术合作,包括疾病基因筛查、基因测序、蛋白质结构预测、分子动力学模拟和药物筛选等。,并在多方面进行了深入的产学研合作研究。在全球市场,华为云为相关领域提供PE级计算集群,帮助合作伙伴更好地为用户提供AI+生命健康相关能力。在落地层面,华为云与协和医院等三甲医院合作,形成了一系列合作成果。今天,华为云在打破两个学科界限,构建产学研合作新范式方面,展现了诚意,取得了可喜的成绩。
华为云人工智能领域首席科学家乔春明、国际欧亚科学院院士田琦介绍了这样一个基于合作的AI+生命健康落地案例。华为云与合作伙伴共同开发AI辅助宫颈癌筛查模型,帮助提升宫颈癌早期筛查能力。验证结果表明,该模型阴性排除率为61.9%,阴性片判读准确率高于99%,阳性病灶检出率高于99.9%。在效率方面,AI系统将细胞病理学家在显微镜下读取宫颈涂片的平均时间从6分钟提高到36秒。AI辅助的宫颈癌筛查模型判读速度是人工判读的10倍。这说明了AI赋能医疗行业的价值,也说明了充分广泛的合作带来的价值。
打破壁垒,跨越障碍,实现产学研合作交流。这是华为云基于技术探索和案例带来的范式价值。AI对生命健康的赋能,不是一个学校、一个企业的工作,而是全球优质资源携手合作才能推动的变革。其中,需要有人愿意持续付费,形成一个平台,一个产学的枢纽——这就是华为云的价值。
从AI医疗能力的平台沉淀,到开辟药物研发新途径的大模型,再到产学研一体化合作范式的构建,华为云践行着“万物服务”的战略,在智能与生命科学的交界处,深深种下了名为AI的种子。并努力工作,勤耕勤灌。
我们还在等待这颗种子长成参天大树。但在今天,至少可以说,这颗种子已经在云中萌发了生命的希望和实现变革的力量。


