AI解码生命科学,未来可能会比你想象的更快到来!
2024 年 AI 成就诺奖,仿佛为科研领域开辟了一道新的曙光。事实上 AI for Science 并不是一个新的概念,但确实是在大模型走向大众视野的这两年里,这一概念也被科研领域乃至大众领域越来越关注。
事实上,人工智能正在加速改变人们进行科学研究的方式,增强了人类探索以前难以解决的问题的能力。AI for Science的科研范式打破了学科界限,科学研究依赖于人类认知能力。而人类的认知能力(即便是其中的极少部分科学家精英)受限于其生物智能,因此不仅总体上有限,并且发展缓慢。和人相比,机器的认知能力能够随着算力与数据的增长而快速增强。通过发展机器认知,形成人机协作的认知,人类才可能完成对世界更大范围和更具深度的认知,也才能实现既具深度的专业性认知又具广度的跨学科认知。
在1月8日公布“2024年新质生产力产业实践示范案例”中,既有不同领域行业的 AI 应用创新实践,也有像华为云这样以 AI 技术驱动行业创新的企业实践展示,而华为云作为技术赋能方向的云厂商,早就在AI for Science 方向上深耕布局并持续践行。
通过打造AI4S科学计算平台,布局昇腾云算力,华为云为科研领域的创新提供了澎湃的加速度。在 AI 科研应用最为广泛的生物医药领域,华为云携手科研伙伴也带来了一系列显著的成果。
在基因测序领域,利用AI基因平台提供高性能的基因测序计算和分析能力,加快基因测序速度并提高效率。北京大学高毅勤教授基于华为云,蛋白质结构预测功能超出AlphaFold2,支持孤儿序列预测。“AlphaFold 2主要做蛋白质结构预测,就是研究组成蛋白质的原子在空间中是如何排列组合,即它们处于怎样的相对位置。”高毅勤说,“我们和华为合作,在试图基于昇腾AI搭建一个更普适、更易用的平台。AlphaFold 2基于数据来建构分子结构和模型,而我们的分子动力学工具基于两大部分进行分析,一是科学计算,二是基于数据的深度学习模型。”
AI 不仅帮助我们了解自己,也帮助我们解码植物及农作物的基因,华为云智慧农业方案通过AI大模型对种子的基因组合、表型数据、环境参数综合分析及精准预测,帮助育种家挑选符合实验目的的种子,大大缩减培育的实验组数和实验时间,提高实验成功率,并且在农作物生长监测、精准施肥与灌溉、病虫害预警及防治等环节持续创新,提升农业整体的生产效率和质量,助力农业科研、生产及管理的数字化和智能化。
在药物研发领域,机构MedMarket Insights显示,2023年全球AI制药行业市场规模已达到12.93亿美元。公开资料显示,目前国内的AI制药企业已超过百家。打造盘古药华为云药物分子大模型和辅助制药平台,通过AI算法加速化合物筛选、蛋白质结构预测和药物设计过程,显著提高了研发效率并降低了成本。李岩教授基于华为云盘古药物分子大模型首次发现了利什曼虫体内的关键毒力蛋白“SCARE1”,并快速筛选出能够靶向宿主蛋白的新型小分子抑制剂,最终开发出全球首个具有预防效果的小分子抑制剂。药物研发周期缩短至数月,研发成本降低了60%以上。南方科技大学坪山生物医药研究院院长张绪穆院士带领团队与华为云展开合作,基于盘古药物分子大模型进行抗甲流药物的研发。通过AI靶点筛选、分子优化等能力,盘古药物分子大模型为张院士团队快速筛选出多个有潜力的靶点,使原本需要数年甚至数十年才能完成的工作降低至数周,大幅降低试错成本,节省90%以上的人力和科研费用。此外,经验证,张绪穆院士所研发的药物在多个关键方面均优于现有药物,药效更长、不易产生耐药性,且副作用更低。
在医学研究领域,结合大语言模型的能力,提供医学文本结构化解析、医学知识图谱、临床数据AI分析和辅助诊断服务,支持更高质量和高效的研究;AI4S已经在生命科学、药物研发、材料研发、能源、半导体、环境科学、工业仿真等多个领域有了具体实践,可以帮助缩短研发周期,降低研发成本。
2023年科技部发布《中国AI for Science创新地图研究报告》显示,AI for Science成果发布上,中国、欧洲和美国大幅领先,我国AI for Science论文发表数量最高。同时,国内外知名高校、大型科研机构和头部企业均十分重视AI for Science,国外的谷歌、英伟达、DeepMind,国内包括华为云、科大讯飞、宁德时代等在内的许多行业头部企业,也在积极推动全球AI for Science发展。