本次論壇，就生物計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)展開分享與討論。

「賦能新未來，釋放新動(dòng)能」，由世界人工智能大會(huì)組委會(huì)辦公室指導(dǎo)，上海市生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)促進(jìn)中心、上海市人工智能行業(yè)協(xié)會(huì)、機(jī)器之心發(fā)起并聯(lián)合主辦，上海中青年知識(shí)分子聯(lián)誼會(huì)、上海市經(jīng)濟(jì)和信息化系統(tǒng)中青年知識(shí)分子聯(lián)誼會(huì)協(xié)辦的「WAIC2022 · 上海生物計(jì)算論壇」于 9 月 2 日在上海張江科學(xué)會(huì)堂圓滿舉辦。

來自加拿大皇家科學(xué)院、上海市生物醫(yī)藥促進(jìn)中心、北大、微軟、昇思MindSpore、BioMap、分子之心、天壤 XLab、晶泰科技、華深智藥、聯(lián)拓生物等機(jī)構(gòu)、高校、科技和醫(yī)藥企業(yè)的專家學(xué)者，就生物計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)展開分享與討論。以下為本次生物計(jì)算論壇內(nèi)容的精彩回顧。

上海市委統(tǒng)戰(zhàn)部常務(wù)副部長(zhǎng)黃紅、上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)副主任張英出席會(huì)議并致辭。

上海市委統(tǒng)戰(zhàn)部常務(wù)副部長(zhǎng)黃紅

上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)副主任張英

新冠疫情為「AI + 生物醫(yī)藥」提供大量試驗(yàn)機(jī)會(huì)。從新冠小分子藥物到抗體藥和疫苗研發(fā)，AI 技術(shù)助力了多款新藥的研發(fā)。

加拿大皇家科學(xué)院院士、ACM Fellow、IEEE Fellow 李明以《個(gè)體化發(fā)現(xiàn)和檢測(cè)新抗原》為題進(jìn)行了特邀報(bào)告，介紹了 AI 助力癌癥治療的新進(jìn)展。

李明教授分享了一系列直接在細(xì)胞表面尋找新抗原（Neoantigens）的最新研究。通過模擬人類中心耐受系統(tǒng)，用人工智能系統(tǒng)代替濕實(shí)驗(yàn)檢測(cè)免疫原性，可以做到自動(dòng)化、個(gè)體化的免疫治療。這為個(gè)體化免疫治療提供了「新抗原發(fā)現(xiàn)」和「免疫原性檢測(cè)」的新途徑。另外，由于免疫原性檢測(cè)需要大量數(shù)據(jù)，李教授呼吁領(lǐng)域內(nèi)的研究人員加強(qiáng)合作，一同為人類健康事業(yè)貢獻(xiàn)力量。

之后，分子之心創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家許錦波以《AI 蛋白質(zhì)研究的新進(jìn)展》為題進(jìn)行了特邀報(bào)告，分享了蛋白質(zhì)生物計(jì)算前沿技術(shù)進(jìn)展。

許錦波教授表示，近年來，人工智能的深入發(fā)展，讓蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及功能研究取得了巨大的突破，從傳統(tǒng)的物理和統(tǒng)計(jì)方法快速走向最新的機(jī)器學(xué)習(xí)乃至深度學(xué)習(xí)算法，分子生物學(xué)界的研究范式也從基于序列的研究轉(zhuǎn)向基于結(jié)構(gòu)的研究，極大提高了蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)的效率。而在產(chǎn)業(yè)界，AI 蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)也由此乘勢(shì)而起，成為全球矚目的熱門賽道。

但是，由于蛋白質(zhì)分子的作用機(jī)制極其復(fù)雜，即便使用新興的 AI 方法，也仍然存在很多有待進(jìn)一步探索和解決的問題。此外，許教授指出當(dāng)前國(guó)內(nèi)亟需一個(gè)功能完整的 AI 蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)和優(yōu)化平臺(tái)，為研究界的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)界的工業(yè)化落地推進(jìn)提供助力。

他領(lǐng)銜的分子之心團(tuán)隊(duì)，推出了業(yè)界首個(gè)功能完整的 AI 蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)平臺(tái) MoleculeOS，并具備全球領(lǐng)先的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及特性預(yù)測(cè)和蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)能力，目前已在蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)、蛋白質(zhì)優(yōu)化、抗體重設(shè)計(jì)、蛋白質(zhì)以及復(fù)合物結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、蛋白－蛋白對(duì)接、蛋白質(zhì)側(cè)鏈預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)語(yǔ)言模型等關(guān)鍵領(lǐng)域，開發(fā)出十余項(xiàng)世界領(lǐng)先的 AI 算法，計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)超文獻(xiàn)報(bào)道及全世界已公開發(fā)表的最好結(jié)果。

后疫情時(shí)代來臨，「AI + 生物醫(yī)藥」能否保持強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭，將面臨哪些挑戰(zhàn)與機(jī)遇？

上海市生物醫(yī)藥促進(jìn)中心副主任唐軍，微軟杰出首席科學(xué)家、微軟亞洲研究院副院長(zhǎng)、微軟研究院科學(xué)智能中心亞洲區(qū)負(fù)責(zé)人劉鐵巖，華深智藥創(chuàng)始人 &CEO 彭健展開圓桌對(duì)話，共議關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與突破，共探生物醫(yī)藥研發(fā)新模式，一起展望「AI + 生物醫(yī)藥」發(fā)展趨勢(shì)。三位老師分別從研究現(xiàn)狀、人才吸引、產(chǎn)業(yè)落地等多個(gè)角度對(duì)這一議題進(jìn)行了探討。

彭健表示生物計(jì)算未來一定是百花齊放的形式。制藥的發(fā)展是長(zhǎng)鏈條多環(huán)節(jié)的，從早期靶點(diǎn)到藥物發(fā)現(xiàn)，甚至到后面的臨床實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)環(huán)節(jié)在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中都是非常有價(jià)值的部分，缺一不可。同樣，無論 AI 計(jì)算還是實(shí)驗(yàn)，必定在產(chǎn)業(yè)鏈每一個(gè)環(huán)節(jié)中擁有多樣化的應(yīng)用以及不同的貢獻(xiàn)。

劉鐵巖指出藥物設(shè)計(jì)相關(guān)的研究本身是非常廣闊而豐富的，無論是從不同的藥物類型、還是制藥的流程來看，都有獨(dú)特的技術(shù)挑戰(zhàn)；面臨豐富的研究場(chǎng)景，本來就應(yīng)該是百花齊放的狀態(tài)。當(dāng)然，目前也存在一些問題，比如在結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、親和力預(yù)測(cè)等研究課題上存在扎堆的現(xiàn)象，其中一部分原因是在這些領(lǐng)域已經(jīng)有比較成熟的技術(shù)基礎(chǔ)，但同時(shí)也是表明大家沒有以「長(zhǎng)期主義」的心態(tài)來從頭構(gòu)建自己的技術(shù)壁壘，這是需要引起學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界高度重視的。

唐軍表示藥物研發(fā)的流程是復(fù)雜的，相對(duì)耗時(shí)耗力，特別是人體實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)；而通過 AI 技術(shù)模擬抗原免疫原性篩選系統(tǒng)以后，工作量可以減少很多。這項(xiàng)工作非常有意義，它實(shí)際上給生物制藥、化學(xué)制藥行業(yè)帶來顛覆性的改變。另外還指出，從研發(fā)與上市兩個(gè)角度來考量，新藥上市還依靠銷售專家、醫(yī)保系統(tǒng)等等，所以政府協(xié)調(diào)部門也是關(guān)鍵的一環(huán)。

三位老師共同表示，除了傳統(tǒng)意義上的交叉人才，「AI + 生物醫(yī)藥」還需要吸引更多計(jì)算機(jī)、生命科學(xué)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的頂尖人才。此外，與此配套的產(chǎn)業(yè)政策，將是該領(lǐng)域健康發(fā)展的重要保障。三位老師共同呼吁，各領(lǐng)域?qū)W者應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)合作，共同創(chuàng)造「AI + 生物醫(yī)藥」新藍(lán)圖。

在之后的主題演講環(huán)節(jié)，眾嘉賓圍繞蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)、分子模擬、定量科學(xué)等新藥研發(fā)關(guān)鍵議題做了精彩演講。

北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授、北京大學(xué)理學(xué)部副主任高毅勤，以《分子模擬與深度學(xué)習(xí)在分子體系中的應(yīng)用與方法發(fā)展》為題進(jìn)行了分享。

本次演講，高毅勤教授主要通過「從染色質(zhì)結(jié)構(gòu)到蛋白質(zhì)互作」、「從蛋白質(zhì)序列到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)」以及「藥物分子與蛋白質(zhì)相互作用」三個(gè)方面描述了分子模擬、基礎(chǔ)藥物研發(fā)方向的前沿研究，并提出了一些建設(shè)性想法。高教授希望未來可以逐步建立多模態(tài)、多精度、跨尺度的虛擬細(xì)胞模型；同時(shí)，也指出這方面的模擬理論方法和技術(shù)還需要更多的發(fā)展。

BioMap 首席 AI 科學(xué)家宋樂，以《AI For Drug Design》為題，探討了 AI 醫(yī)藥研發(fā)的挑戰(zhàn)與前進(jìn)方向。

宋樂表示，醫(yī)藥研發(fā)是長(zhǎng)鏈條的問題，挑戰(zhàn)存在于研發(fā)路徑的各個(gè)階段；同時(shí)從另一個(gè)角度，生物機(jī)體是一個(gè)復(fù)雜而龐大的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)應(yīng)于各類疾病又會(huì)有不同尺度不同維度的數(shù)據(jù)測(cè)量，因此多角度理解生物數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)對(duì)于 AI 制藥領(lǐng)域尤為重要。此外，宋樂認(rèn)為，通過 AI 研究人員和生物醫(yī)藥實(shí)驗(yàn)人員以及生物技術(shù)人員統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的閉環(huán)合作方式，能夠高效率加速藥物研發(fā)過程；從而能夠以更短的時(shí)間更小的造價(jià)，制造更多的新藥，解決更多的疾病。

華為中央軟件院昇思MindSpore 開源項(xiàng)目架構(gòu)師王紫東，以《MindSpore AI + 科學(xué)計(jì)算實(shí)踐》為題做了主題演講。

王紫東表示，現(xiàn)在 AI 和分子模擬已經(jīng)開始進(jìn)行融合，并且也產(chǎn)生了一些突破性的研究成果；MindSpore 在 AI+ 生物計(jì)算方面也做出了許多實(shí)踐，通過分子模擬、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)以及對(duì)新冠病毒 Delta 變異毒株模擬等實(shí)例，詳細(xì)分析了生物計(jì)算領(lǐng)域的眾多挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)思路。并指出，基于分子力場(chǎng)的模擬可以相對(duì)降低盲目性。

聯(lián)拓生物轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)、臨床運(yùn)營(yíng)和腫瘤開發(fā)副總裁呂承，以《定量科學(xué)在新藥研發(fā)中的新應(yīng)用》為題進(jìn)行了主題分享。

呂承圍繞「定量科學(xué)在藥物臨床開發(fā)中的意義」以及「定量藥理學(xué)的一些模型化解決方案」兩個(gè)方面，系統(tǒng)地介紹了整個(gè)藥物研發(fā)過程中人工智能和定量科學(xué)所發(fā)揮的加速作用。并簡(jiǎn)單介紹了定量系統(tǒng)藥理學(xué)，該學(xué)科是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物，涉及藥理學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、生物信息等，被認(rèn)為是未來轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的核心技術(shù)。同時(shí)指出，選擇合適的藥物加速藥物開發(fā)是非常重要的，這需要生物醫(yī)藥研發(fā)的研究者政策制定者共同推進(jìn)。

天壤 XLab 負(fù)責(zé)人苗洪江，以《從發(fā)現(xiàn)到發(fā)明：蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)引領(lǐng)生命科學(xué)新浪潮》為題，介紹了蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展以及 CREATOR 工作臺(tái)的應(yīng)用。

苗洪江介紹了天壤從智能圍棋、智慧交通到蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程；以新冠病毒刺突蛋白和 IL-2 蛋白為例，細(xì)致解讀了 TRDesign 從頭設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的技術(shù)路線，并發(fā)布了「All in one」AI蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)平臺(tái)。苗洪江指出，做蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)存在算力需求大、經(jīng)驗(yàn)要求高、技術(shù)門檻高和流程復(fù)雜等困難，嚴(yán)重限制了蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展，該工作臺(tái)提供了一種新的科研范式，一站式完成從項(xiàng)目規(guī)劃到結(jié)果分析的整個(gè)流程，大幅提升研發(fā)效率。

晶泰科技聯(lián)合創(chuàng)始人、CEO 馬健，以《從自動(dòng)化到智能化——新藥研發(fā)的升級(jí)之路》為題，探討了新藥研發(fā)模式的挑戰(zhàn)與變革。

馬健指出從行業(yè)視角來看，人工智能與生物及藥物研發(fā)的深度結(jié)合，是未來發(fā)展的趨勢(shì)。他認(rèn)為近幾年生物計(jì)算存在兩個(gè)紅利，一個(gè)是資本紅利，主要來源于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的下半場(chǎng)和中國(guó)醫(yī)藥政策的驅(qū)動(dòng)；另一個(gè)是技術(shù)紅利，例如算法、圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)，以及電子行業(yè)3C制造發(fā)展起來的協(xié)作機(jī)器人等技術(shù)。人工智能和自動(dòng)化的加入可以大大降低藥物研發(fā)的試錯(cuò)成本，提高效率和成功率。同時(shí)他也指出人口紅利特別是工程師紅利在消退，生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)接下來將面臨勞動(dòng)力短缺的問題，因此人工智能和自動(dòng)化技術(shù)與醫(yī)藥研發(fā)的深度融合勢(shì)在必行。

以上為本次論壇內(nèi)容的精彩回顧。未來，生物計(jì)算論壇將繼續(xù)打造「AI + 生物醫(yī)藥」創(chuàng)新生態(tài)圈，驅(qū)動(dòng)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，釋放生物計(jì)算行業(yè)新動(dòng)能，實(shí)現(xiàn) AI 與生物醫(yī)藥的雙向賦能。

最后，記得關(guān)注微信公眾號(hào)：鎂客網(wǎng)（im2maker），更多干貨在等你！