随着科技的飞速发展,人工智能(AI)已经深入影响了众多行业,其中药物研发领域尤为显著。新药研发历来是一个漫长且耗资巨大的过程,但现在,AI技术的加入正在彻底改变这一局面。
曾需耗费10亿甚至数十亿美元、研发周期超过10年的新药研发,如今因AI的参与,成本明显降低,时间也大大缩短。以临床前候选化合物的研发为例,原本需要平均4年半的时间,而现在,这个时间已经被AI缩短至约13.7个月,缩短了近75%。这样的进步令人瞩目。
美国华盛顿大学的戴维贝克教授团队最近在《细胞》杂志上发表了一篇论文,展示了AI技术在药物研发领域的突破。他们利用AI技术平台成功设计出能够穿过细胞膜的大环多肽分子,为设计全新口服药物开辟了新的途径。
AI在药物研发的全流程中都发挥着重要的作用。从药物靶点的发现到临床试验,几乎每一个环节都可以见到AI的身影。事实上,AI的融入可以追溯到1956年的达特茅斯会议,当时AI被提出并引入到药物研发领域。如今,AI在药物研发中的作用越来越重要。
药物从研发到上市需要经历四个阶段:靶标选择和验证、化合物筛选和先导优化、临床前研究以及临床试验。在每个阶段,AI都能发挥巨大的作用。例如,在靶标选择和验证阶段,AI可以帮助药物研发者快速找到靶标,加速先导化合物向药物转化的进程。而在临床试验阶段,AI可以参与到患者的招募、临床试验设计以及试验结果数据分析等,大大提高试验的效率。
AI不仅缩短了药物研发的时间,还降低了其成本,甚至提高了药物研发的成功率。通俗地说,药物研发是一个试错的过程,而AI可以帮助我们排除大量错误,从而增加成功的可能性。正是由于AI制药的这些优势,全球AI制药产业正在迅速发展壮大。
尽管我国AI制药起步较晚,但目前已经步入了第二个发展阶段,并且发展速度非常快。各大互联网巨头以及一些大型药企已经开始布局AI制药赛道。据统计,目前国内已有超过60家AI制药公司,去年我国AI制药融资规模达12.36亿美元,同比增长163.54%。
尽管AI制药带来了诸多好处,但也存在着诸多挑战。其中最大的挑战之一就是确保AI研发的药物的安全性。毕竟,药物的副作用、毒性、耐受性等问题仍然是新药研发中最重要的考量因素。人们对于AI研发的药物的风险存在一定的疑虑。但随着技术的不断进步和研究的深入,相信这些问题都会逐步得到解决。
AI正在深刻改变药物研发的格局,为我们带来更高效、更经济、更安全的新药研发方式。在不久的将来,我们可能会迎来第一款真正由AI技术研发的创新药物。这不仅是制药产业的进步,也是人类科技进步的一大里程碑。林建平解释道,目前人工智能在药物研发领域主要还是扮演着辅助角色,它的安全性和有效性必须经过真实的试验验证,并由专家进行评定。在风险性方面,人工智能研发药物与传统的药物研发方式并无本质区别。这种情况的产生,主要是因为人们对于人工智能技术在制药领域的应用还存在信任不足的问题。
随着人工智能药物陆续成功上市,这种信任问题有望在接下来的几年内得到解决。尽管如此,人工智能在药物研发中的主导权尚未确立,仍然只是作为辅助工具存在,这也限制了AI制药产业的突破性发展。
人工智能技术的发展仍需要时间的沉淀和积累。目前,数据、算法、算力等方面的突破仍是AI面临的主要挑战。数据不足、数据质量不高、算法精度不足以及算法需求不匹配等问题,都为人工智能在药物研发和应用上带来了不小的困难。
不仅如此,AI制药还面临着其他多重挑战。例如,生命科学领域的基础理论研究尚有许多未解之谜;跨学科人才的短缺也成为制约发展的因素之一。在AI制药领域,懂得计算的人可能不懂制药,懂得制药的人可能不懂计算,如何将生物问题转化为计算问题,并运用数字手段加以解决,这需要大量的跨学科复合型人才参与。而这类人才的培养需要长时间的积累和努力。
值得一提的是,随着AI技术的不断进步,超级计算平台在现代药物研发中发挥着越来越重要的作用。以“天河”等新一代超级计算机为例,它们为百亿级虚拟药物筛选、大规模全原子分子动力学模拟等提供了强大的计算支持。天河超级计算平台已经支持了数十家机构、上百个研发团队开展虚拟药物研发工作,并取得了显著的成效。
国家超级计算天津中心高性能计算部的部长康波表示,他们将继续基于天河新一代超级计算机,研发结合物理生化模型与人工智能的药物设计新方法。通过构建计算机辅助药物设计研发的核心链条聚合机制,算数融合、药工结合、研用协同的信创数字数值装置模式。他们还将打造面向创新药物发现的虚拟实验室,实现超算驱动现代药物创新发展的综合支撑能力,为AI制药的发展提供新的机遇和动力。通过超算团队的持续努力,我们有理由相信,人工智能将在现代药物研发中发挥更加重要的作用。