AI×生物技術(shù)：解碼未來醫(yī)療的革命性融合

當(dāng)AlphaFold在48小時內(nèi)精準(zhǔn)預(yù)測出98.5%的人類蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，一場靜默的醫(yī)療革命已悄然拉開序幕。從基因編輯到AI制藥，從云計算驅(qū)動的藥物模擬到個性化癌癥療法，人工智能與生物技術(shù)的碰撞正以指數(shù)級速度重塑醫(yī)學(xué)的邊界。在全球醫(yī)療轉(zhuǎn)型的今天，這場技術(shù)“雙螺旋”不僅顛覆了百年制藥邏輯，更預(yù)示著：誰能掌握數(shù)據(jù)與生命的密碼，誰就將主宰下一個時代的健康話語權(quán)。

生物技術(shù)公司Veranome Biosystems的信息技術(shù)高級分析和數(shù)據(jù)解決方案總監(jiān)布賴恩·希爾布什（Brian Hilbush）提出以下觀點：

我們已經(jīng)進入了一個前所未有的時代。技術(shù)快速變革，計算機科學(xué)、人工智能、基因工程、神經(jīng)科學(xué)和機器人等領(lǐng)域的發(fā)展開始引領(lǐng)醫(yī)學(xué)的未來。

在過去的 10 年間，世界各地的研究機構(gòu)在人工智能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了巨大突破。其中，計算機視覺、自然語言處理和語音識別領(lǐng)域的進展最為驚人。

全球科技巨頭推動著人工智能技術(shù)在不同商業(yè)場景中的應(yīng)用。亞馬遜、谷歌和微軟發(fā)展出了龐大而可擴展的云計算資源，其既可以支持人工智能系統(tǒng)的訓(xùn)練，也能提供業(yè)務(wù)實現(xiàn)的平臺。除此之外，它們還針對性地配置了人才、資源與財務(wù)激勵措施，期待利用人工智能加速實現(xiàn)醫(yī)療領(lǐng)域的下一個突破。這些科技企業(yè)（包括蘋果公司）已經(jīng)編制了相應(yīng)的戰(zhàn)略與產(chǎn)品規(guī)劃，目標(biāo)直指醫(yī)療健康領(lǐng)域的核心。

每隔幾周，最新報道便會披露，新的人工智能工具又在某一項醫(yī)學(xué)診斷任務(wù)上達到了人類專家的水平。算力不斷增強，算法持續(xù)改進，數(shù)十億行程序代碼的廣泛應(yīng)用不僅使技術(shù)創(chuàng)新的速度呈指數(shù)級增長，還給科學(xué)領(lǐng)域帶來了深遠(yuǎn)的影響。人工智能與數(shù)據(jù)科學(xué)讓生物學(xué)、化學(xué)等經(jīng)典學(xué)科的科研方法發(fā)生變革，甚至引領(lǐng)制藥行業(yè)出現(xiàn)了新的實驗范式。

生物技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)增長與創(chuàng)新周期同樣令人印象深刻：不久之前，我們還只能在試管中利用病毒或細(xì)菌的遺傳物質(zhì)進行簡單的基因克隆實驗；現(xiàn)在，我們已經(jīng)能夠在龐大的人類基因組上對剪輯位點進行精確的基因編輯。那些聚焦于新一代基因療法與T細(xì)胞工程的公司可以幫助腫瘤患者戰(zhàn)勝癌癥。DNA（脫氧核糖核酸）測序、醫(yī)療影像與高分辨率顯微鏡領(lǐng)域的數(shù)據(jù)正在呈爆炸式增長，并為人工智能與機器學(xué)習(xí)技術(shù)提供絕佳的機會。這讓我們可以借助這些技術(shù)挖掘海量數(shù)據(jù)背后的生物學(xué)意義。

在這樣的趨勢下，第一代以科技為核心的初創(chuàng)公司應(yīng)運而生，開啟了人工智能和生物技術(shù)融合的時代。這些年輕的公司瞄準(zhǔn)了傳統(tǒng)的藥物開發(fā)領(lǐng)域，期待著利用自己最聰明的頭腦、最新的思路與交叉背景的新鮮血液，為制藥行業(yè)開啟新的篇章。

《人工智能與計算生物的未來》這本書探討了

生物學(xué)與計算機科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新將給未來的醫(yī)學(xué)帶來怎樣的影響。

基于治療工程的新產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初現(xiàn)雛形。

大約200年前，罌粟在歐洲及其他地區(qū)已經(jīng)廣泛用于治療，而伊曼紐爾·默克看到了利用罌粟生產(chǎn)止痛藥的商業(yè)機會。他的靈感來自弗雷德里希·瑟圖納。

瑟圖納研究出了從罌粟中提取鴉片生物堿的創(chuàng)新工藝，并將這種新提純的麻醉物質(zhì)命名為嗎啡（以希臘夢神命名）。這些德國人創(chuàng)造了制藥業(yè)。

而在此之前的幾千年里，制藥代表著不同文化中的煉金術(shù)士、醫(yī)師或者薩滿巫師將具有治療作用的天然化合物炮制成效力不明的有毒混合物。有機化學(xué)規(guī)律的闡明永遠(yuǎn)地改變了小分子藥物的生產(chǎn)制備方式與醫(yī)學(xué)實踐原則。

制藥業(yè)興起于工業(yè)革命時期，汲取了各個技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展成果，尤以煤焦油染料工業(yè)帶來的一系列化學(xué)創(chuàng)新為主。

100年之后，第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束，英美實驗室重現(xiàn)了與當(dāng)初制藥業(yè)相似的爆炸式的創(chuàng)新速度。

1952—1953年，這劃時代的兩年間，計算機科學(xué)、分子生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、人工智能和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)研究幾乎同時興起，與太平洋上引爆的第一顆氫彈的耀眼光芒交相輝映。

不夸張地說，各個領(lǐng)域科學(xué)研究的前沿陣地都捷報頻傳。

醫(yī)學(xué)也從原子時代的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與科技發(fā)展中獲益良多。生物技術(shù)的發(fā)展根植于分子生物學(xué)研究。

1953年DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著分子生物學(xué)的起源，而20世紀(jì)70年代的重組DNA技術(shù)成功推動分子生物學(xué)研究進入了新的階段?，F(xiàn)在，全球銷售排名前十大藥物中，源自生物技術(shù)創(chuàng)新的占了7種。

同樣在1953年，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)了氨甲蝶呤用于臨床癌癥治療，這標(biāo)志著癌癥化學(xué)療法正式進入臨床實踐。早期化學(xué)療法為選擇性攻擊癌細(xì)胞的治療思路提供了合理基礎(chǔ)，并啟發(fā)了未來幾十年的新化學(xué)療法研究。與此同時，臨床醫(yī)生在這些化療藥物（以及新的藥物）臨床試驗評估中的關(guān)鍵作用開始凸顯，他們和藥物化學(xué)家、藥理學(xué)家一起，成了制藥行業(yè)中的重要決策者。

在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，艾倫·霍奇金和安德魯·赫胥黎于1952年發(fā)表了關(guān)于神經(jīng)元如何激發(fā)動作電位的統(tǒng)一理論?；羝娼稹振憷枘Ｐ褪巧飳W(xué)上最成功的定量模型之一，將實驗觀測和理論描述巧妙地結(jié)合在一起。這一成果促使科學(xué)家們進一步找到控制離子電導(dǎo)和突觸活動的離子通道、受體和轉(zhuǎn)運蛋白，最終，它們共同構(gòu)成了過去50年來神經(jīng)科學(xué)藥物發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

現(xiàn)代計算科學(xué)和人工智能發(fā)軔于20世紀(jì)30年代，并以1952年第一臺存儲了電腦程序的電子數(shù)字計算機—MANIAC I 的成功運行為標(biāo)志。

歷史學(xué)家喬治·戴森在他2012年出版的《圖靈的大教堂：數(shù)字宇宙開啟智能時代》一書中精準(zhǔn)闡述了這一時刻的重要性：“這臺基于艾倫·圖靈構(gòu)想并由約翰·馮·諾依曼實現(xiàn)的能夠儲存程序的計算機，打破了兩種數(shù)字間的差異—描述事物的數(shù)字與進行操作的數(shù)字。我們的宇宙徹底改變了。”

60年后，當(dāng)計算性能得到萬億倍的提升時，人工智能先驅(qū)終于完成了他們利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)機器智能的夢想。

能夠引發(fā)生物科技革命與數(shù)字革命的科學(xué)技術(shù)在過去的50年間各自蓬勃發(fā)展著。可以說，在過去10年里，它們已經(jīng)具備了非凡的能力，并得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

兩種技術(shù)的融合將誕生一門嶄新的科學(xué)，并為醫(yī)療診斷、醫(yī)藥以及慢性病與心理健康的非藥物干預(yù)領(lǐng)域帶來深遠(yuǎn)的影響。人工智能與生物科技領(lǐng)域的最新進展將革新藥物研發(fā)的各個關(guān)鍵階段，提升研發(fā)過程中的預(yù)測能力、理論測試能力、精確度與效率，顛覆長期以來制藥行業(yè)的傳統(tǒng)模式。

在不久的將來，幸運的話，科學(xué)家們的計算之夢便將實現(xiàn)，其對醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的影響也將隨之浮現(xiàn)。

站在實驗室與算法的交匯處，我們看到的不僅是AI解析基因序列的冰冷代碼，更是無數(shù)生命重獲新生的熾熱可能。從“試錯式”制藥到“預(yù)測式”醫(yī)療，這場技術(shù)融合已不再是科幻小說的橋段，而是一場正在發(fā)生的未來進行時。正如默克家族在19世紀(jì)用嗎啡點亮止痛藥的曙光，今天的科學(xué)家們正以數(shù)據(jù)為針、算法為線，編織著屬于21世紀(jì)的“醫(yī)學(xué)雙螺旋”——或許不久后，當(dāng)AI與生物技術(shù)真正實現(xiàn)“化學(xué)鍵級”的融合，人類終將解鎖那句古老的誓言：有時治愈，常常幫助，總是預(yù)見。

文章摘編自《人工智能與計算生物的未來》

人工智能與計算生物的未來

開啟人工智能與生物技術(shù)的未來之門

共創(chuàng)藥物研發(fā)新未來！

In Silico Dreams: How Artificial Intelligence and Biotechnology Will Create the Medicines of the Future

內(nèi)容簡介：

這是一本探討人工智能與生物技術(shù)的融合顛覆傳統(tǒng)醫(yī)療，并會對未來藥物研發(fā)產(chǎn)生重大影響的書。作者憑借其在生物科學(xué)方面的專業(yè)背景，以及在生物技術(shù)和制藥行業(yè)的從業(yè)經(jīng)驗，為讀者呈現(xiàn)了對于醫(yī)療科技這一前沿領(lǐng)域的深刻見解。

書中首先概述了數(shù)據(jù)科學(xué)方法的興起以及生物學(xué)領(lǐng)域的范式轉(zhuǎn)變，這一轉(zhuǎn)變催生了計算生物學(xué)的革命，即通過計算機模擬進行生物實驗和藥物研發(fā)。作者詳細(xì)介紹了人工智能和深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的重大突破，并探討了這些技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的廣泛應(yīng)用，包括DeepMind開發(fā)的AlphaFold如何使用深度學(xué)習(xí)模型預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。書中還重點總結(jié)了生物技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新突破，尤其是基因編輯和CRISPR-Cas9在藥物開發(fā)中的應(yīng)用。

此外，作者還闡述了谷歌、臉書等科技巨頭對這一領(lǐng)域的布局，提供了一份關(guān)于醫(yī)學(xué)人工智能創(chuàng)業(yè)的概覽，揭示了投資如何塑造制藥行業(yè)。無論是對科技和醫(yī)療感興趣的普通讀者，還是風(fēng)險投資行業(yè)和政府的決策者，都能從這本書中得到啟發(fā)。這本書闡明了技術(shù)驅(qū)動的醫(yī)學(xué)所面臨的機遇，也指出了它所面對的障礙和挑戰(zhàn)。但無論如何，我們即將進入一個新的由生物技術(shù)驅(qū)動的科技時代。

#書中自有黃金屋，讀書互動#

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