用算法“克服”新的冠状病毒肺炎

2020-02-05 21:25 来源:第一财经

疫苗和特殊药物是对抗新的肺炎流行病的有力手段。病毒分离、药物筛选、新药研发等都需要大量的数据分析和科学的超级计算工作。

2月5日,工业和信息化部发布建议,鼓励人工智能企业、应用单位和上下游企业联合攻关,在疫情检测、预警和预防方面积极做出应有的贡献。目前,包括华为、阿里、百度等在内的许多公司都使用人工智能和云计算产品来加快流行药物的筛选。

不久前,华中科技大学同济医学院、华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院、Xi交通大学第一附属医院、中国科学院北京基因组研究所和华为云联合研究团队宣布筛选出5种可能对2019年新冠状病毒(2019-nCoV)有效的抗病毒药物。

上述联合研究团队对市场上的8506种药物进行了超大规模的计算机辅助药物筛选,或对2019年新冠状病毒的多种靶蛋白进行了临床试验,并在一周内取得了第一阶段的结果。研究发现,有五种药物可能对2019年新的冠状病毒有效,即贝克拉维、沙奎那韦、比泰格拉韦、洛匹那韦和多卢特格拉韦。

1000.jpg

华为云美医药代理团队乔楠博士告诉第一财经记者,在几位教授的指导下,此次大规模的计算机辅助药物筛选通过医药代理平台完成了蛋白质同源性建模、分子动力学模拟和大规模的虚拟药物筛选,针对数十种靶向蛋白质和数百万种小分子化合物,并在短时间内完成了数千亿次计算,使得过去需要数月才能完成的计算机辅助药物筛选在几个小时内完成。目前,联合科研小组正在对上述五种抗病毒药物进行细胞学验证,并在推进药物临床试验。

此前,国内云计算巨头阿里云和滕循也宣布了疫情中相关技术的进展。在云计算和人工智能的相互帮助下,新药的筛选正在加速。

2月1日,浙江省疾控中心推出了全基因组自动检测和分析平台。利用阿里达摩医院开发的人工智能算法,可以将疑似病例的遗传分析从几个小时缩短到半个小时,大大缩短了诊断时间,并准确检测出病毒的变异。

据报道,新的冠状病毒是目前基因组序列最长的病毒之一。临床诊断需要将患者样本与病毒的基因序列进行比较,以确定诊断结果。然而,医院常用的核酸检测方法只能检测局部的病毒基因。由于病毒变异的可能性,一旦病毒变异,可能会有漏检。

Ali告诉记者,这次开发的自动化全基因组检测和分析平台属于高通量测序,其预处理和数据分析非常耗时费力。该平台由阿里巴巴达摩研究所和杰毅生物联合开发,可为浙江省疾病预防控制中心提供全自动数据库建设和分布式计算分析能力,以预防和控制新的冠状病毒爆发。杰毅生物研发了一种全自动高通量测序数据库构建仪器,将整个常规劳动所需的12小时工作减少到2小时。每个测序过程都会产生大量数据。达摩研究所采用分布式设计分析算法,病毒检测的整体速度从几个小时降低到半个小时。同时,由于采用了分布式算法,病毒拼接的速度从30分钟到1小时缩短到15到30分钟。

"这种对病毒检测和病毒变异的分析主要基于开源算法,而分布式算法旨在加快分析过程。病毒序列拼接完成后,通过设计bilstmdn训练模型预测病毒蛋白的二级结构。同时,达摩研究所还在研究基于序列的蛋白质三维结构预测模型和药物筛选模型。”阿里说检测到m

据公开信息显示,目前滕旭云已向中山大学药学院罗海滨教授的团队提供批量GPU云服务器的免费使用权,以帮助该团队推进病毒药物的筛查。为北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究所的牛教授实验室提供大量标准的中央处理器计算能力和对象存储容量,以执行基于结构的药物分子设计的离线计算任务。

十亿欧洲副总裁高告诉记者,人工智能药物的研发有助于靶向发现、筛选化合物、匹配临床试验等。“药物主要是现有药物和靶向匹配。将会有一些理论上可以支持的算法,但我们也在寻找一些专家来确认和研究它们是否在实际应用中使用。”