閆凱境:數智中藥是現代中藥發展的新質生産力

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閆凱境:數智中藥是現代中藥發展的新質生産力

2024-05-22 14:27

來源:科學與大健康

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什麼是數智中藥?“數智中藥是以人工智慧顛覆性科學技術為突破,創新性的配置包含中醫藥海量數據的新型生産要素,結合雲計算、大模型、新型技術手段,通過中藥産品的組方配伍數智化、物質基礎數智化、量時毒效數智化、生産質控數智化、臨床應用數智化、消費認知數智化,引領現代中藥達到用藥精準、生産精智、療效精確的新高度,從而打造“數智中藥”研發新範式,實現中藥全産業鏈、全生命週期的跨躍性轉型升級。”5月9日上午,于天津舉辦的“數智賦能大健康産業新質生産力暨第四屆中醫藥國際發展大會”上,現代中藥創制全國重點實驗室常務副主任、天士力醫藥集團董事長閆凱境在主題報告時如是詮釋。他表示,天士力於今年年初正式提出了“數智中藥”概念。

5月9日上午,現代中藥創制全國重點實驗室常務副主任、天士力醫藥集團董事長閆凱境于天津舉辦的“數智賦能大健康産業新質生産力暨第四屆中醫藥國際發展大會”上作《數智中藥——現代中藥創新發展的新範式》主題報告。

士力 梓涵 / 攝影

企業需要把握科技創新新週期機制,催生新質生産力,帶動産業換新。“數智中藥”相關文章《數智中藥:現代中藥數智化升級與創新發展》作為首刊封面文章已在《中草藥》雜誌上發表。

“隨著現代科學與資訊技術的飛速發展,數智中藥不僅是一場技術革新,更是現代中藥發展的新質生産力。”閆凱境説。對此,他從以下幾方面展開闡述——

       數智中藥的意義與演變歷程

近年來,黨中央、國務院高度重視中醫藥發展,隨著健康中國戰略的開展與推進,將傳承、創新、發展中醫藥定位為新時代中國特色社會主義事業的重要內容。《“十四五”中醫藥發展規劃》也指出:“為有效應對多種健康挑戰、更好滿足人民群眾健康需求,迫切需要加快推進中醫藥事業創新發展,更好發揮其在健康中國建設中的獨特優勢”。因此,數智中藥是振興中醫藥發展、建設健康中國的必經之路;是推動中醫藥傳承、創新和發展的必然趨勢;也是中藥高品質發展的新質生産力;更是中醫藥走向世界的必然要求。

“與傳統中藥相比,現代中藥在國家標準化管理委員會和國家中醫藥局的領導下,已建設了一批國家標準,圍繞著藥材種植、製劑生産、藥理藥效研究及臨床應用等方面,基本實現了跨學科、多層次的知識融合。”閆凱境坦陳,但因中藥面臨著原料品質波動大、物質組成複雜、毒副作用認識不足、作用機制不清等問題,現代中藥産業的發展依舊存在某些瓶頸。相對於化學藥,中藥缺乏符合中醫藥特色的臨床證據與科學驗證,一定程度上制約了臨床應用與推廣。

他表示,隨著大數據、雲計算等為代表的人工智慧技術的飛速發展,“數智化”已成為推動中醫藥行業發展的新動力。數智中藥以患者需求為導向,根據患者臨床症狀、體徵和病情演變進展過程,在中醫藥理論的指導下,依託中醫藥數智大模型工具,以數據+機理(AI for Science)融合突破傳統中藥一人一方的經驗模式,實現精準獲益的數智中藥設計模式。“因此,以“六化三精”為核心內涵的數智中藥,已成為天士力現代中藥走向未來的明確方向。

數智中藥的科學範式與關鍵路徑是怎樣的?“在當前的資訊化時代,大數據、人工智慧技術的飛速發展為數智中藥帶來了前所未有的機遇和挑戰。”閆凱境説。

他介紹,2023年3月,科技部同國家自然科學基金委啟動“人工智慧驅動的科學研究”(Al for Science)專項部署工作。Al for Science作為科研第五範式,是將前四種範式的經驗、理論和特點有機結合,基於AI和計算科學對科學研究進行更全面的認知。在此基礎上衍生的AI for TCM成為了數智中藥研究的新範式,AI for TCM將基於海量、多維、高品質的大數據和透徹、系統、全面的機理研究,實現科技與傳統中醫藥的深度融合,推動中藥全産業鏈上下游整合式創新發展。

“在數智中藥的發展過程中,逐步形成了3條關鍵路徑。”閆凱境詮釋:一是以多維度多模態數智中藥研發技術深刻解析藥物與疾病特徵的路徑;二是以智慧製造技術保障中藥産品品質精準控制、高效、綠色、可持續發展的路徑;三是以智慧中醫大腦高效賦能數智中藥個體化精準服務的路徑。目前,天士力基於這3條關鍵路徑在中藥研發、製造等領域不斷進行創新性自我重塑和持續沉澱。全力打造了“星斗雲”中醫藥特色數智平臺,在中藥、疾病機制解析和指導中藥新品種開發中發揮了重要作用;創建了“以品質數字化為核心的中藥智慧製造技術體系”,科技成果經鑒定達到國際領先水準,並榮獲2022年天津市科學技術進步特等獎。

“然而,數智中藥的發展並非一路坦途,而是在中藥大數據整合、演算法研發、算力整合及如何與新藥研發路徑銜接等方面,面臨眾多亟待解決的挑戰與問題。”閆凱境直言例數了數智中藥發展中面臨的諸多問題。如中藥領域的數據多樣複雜、數據品質參差,缺乏統一標準、患者和用戶的隱私資訊的保護措施尚不完善。同時,中藥數智化需要大量的計算資源支援,中藥工業數據也需要採用先進的處理技術來提高數據處理的效率。此外,目前還缺乏符合中醫藥特點的演算法工具,中藥工業多模態/跨模態數據利用率較低,尚無指導産業升級的中藥製造知識和理論,數智中藥和新藥研發的銜接也存在演算法不透明、品質控制標準化不完善等問題。

他強調,為了保障數智中藥的發展,需加強對中藥數據的標準化和規範化,建立中藥數據共用平臺,提高數據品質控制的同時保障數據安全。需對演算法進行持續研發和優化,提高演算法的準確性和有效性;需整合資源與增強算力,建設高性能計算中心、數據中心等基礎設施,實現數據的集中管理和分析,為數智中藥的發展提供支撐。此外,還需結合大數據、演算法和多維證據,明確數智中藥和新藥研發之間的銜接路徑,推動藥物創新相關標準體系建設,對接行政管理法規要求,優化評審政策。

        數智中藥的應用場景與行業價值

“數智中藥研發的關鍵內容是‘説理’和‘尋藥’,需要融匯傳統中醫藥理論與現代醫學、系統生物學等多種學科,是一個複雜的系統工程。近年來,天士力利用AI賦能中藥‘説理、尋藥’,即通過‘從方到病、從病到方’兩大路徑,打造‘數智中藥’研發新範式。”閆凱境表示。

他舉例佐證——

“從方到病”:天士力在多年的研發實踐中,積累了海量的中醫藥數據,自主研發創建了“星斗雲”系統,可以基於已有的方劑、已上市的産品,運用知識圖譜等技術,針對“方”形成了“藥效組分”-“作用靶點”–“基因網路”的中藥數字化解析方法。

“最近幾年,天士力發表了關於復方丹參滴丸、芪參益氣滴丸等多篇高品質文章,系統地闡釋了復方丹參滴丸的科學內涵。同時對已上市産品的方劑進行深度挖掘,對新的適應症重新定位,包括復方丹參滴丸對於冠心病、糖尿病視網膜病變、急性高原反應適應症,部分的放化療導致的心肌功能損傷,雙心病(冠心病合併抑鬱焦慮)等的重新定位,都可以用AI技術進行重新挖掘,既闡釋藥物科學內涵,又對藥物重新定位進行再分析,精準實現‘異病同治’。”閆凱境説。

“從病到方”:目前,天士力正在與華為共建“數智本草”大模型,這是對已有“星斗雲”系統的升級迭代,助力了中藥創新研發。

“我們前期已經積累了豐富的中醫藥理論知識,再將天士力積累的中醫藥研發數據、生産數據、市場數據,與華為雲大數據結合後,使我們在‘星斗雲’的基礎上,能夠更容易地實現‘六化三精’。”閆凱境表示,一方面,基於華為的語言大模型為解析中醫藥提供了更好的工具;另一方面,基於華為的盤古分子大模型,能夠幫助我們將多年積累的將近350萬個的天然藥物分子的數據,形成專屬的天然藥物模型,併為打造復方藥物模型提供了一種可能。這是與華為共建大模型在藥物研發方面的最大助力,為實現“數智中藥”的發展藍圖提供了很好的方法與路徑。進一步結合病證基因網路的分析,重新進行中醫藥組方,真正打造“從病到方”,持續賦能中藥精準高效研發。

數智中藥促使中藥回歸安全、有效、品質可控的藥物本質

閆凱境闡釋,隨著數智中藥的發展,基於精準、透徹的中藥物質基礎解析,將促使中藥回歸安全、有效、品質可控的藥物本質。數智中藥將突破傳統中藥毒副作用模糊不清、藥材質控經驗化(人工篩選、以形定質)、生産質控憑藉形、性、味判斷,無明確標準等局限性,實現毒副作用清晰可知、精準可控;藥材質控智慧鑒別、全程追溯;並基於物質基礎、量效關係、靶點網路、患者需求精準使用藥物。以期增強中藥行業核心競爭力,重構全産業鏈各環節,推動中醫藥傳承與創新發展。

同時,數智中藥的長足發展將帶動中醫現代化的進程,促進傳統中醫與現代科技相結合、加速中醫理論現代化及多學科交叉融合、精準且量化早期和預後的中醫診斷、指導科學嚴謹地設計臨床試驗,合理選擇臨床替代指標、推動中醫服務模式持續優化,以期提升中醫藥行業的現代化水準,加速數字化轉型,實現中西醫並重、中西藥並用。

數智中藥

數智中藥

閆凱境表示,隨著大數據、雲計算等為代表的人工智慧技術的飛速發展,“數智化”已成為推動中醫藥行業發展的新動力。

士力 梓涵 / 攝影

數智中藥最終精準回歸個體化治療

“數智中藥的物質靶點網路結合中醫辯證施治網路和人體基因網路,實現‘藥—證—病’三網融合;突破傳統中藥的經驗模式,實現數據+機理驅動、精準導向、源頭設計、智慧製造,最終基於患者基因表達模式和 ‘藥—證—病’網路特徵,精準回歸個體化治療。”閆凱境説,睿智的目光中充滿朝氣與自信。

他表示,未來,我們還需為中藥産業高品質發展繼續努力,期待通過經典理論融合現代科技,構建中藥研發新範式,精準高效服務於臨床。基於組分配伍,整合工程設計,打造數智中藥製造新範式,智慧輸出中藥工業新方案。期望基於大數據、物聯網和人工智慧等創新技術,推動中藥全産業鏈、全生命週期的飛躍性轉型升級,最終實現數智中藥。

“鋻於中藥是一個複雜體系,其理論複雜、物質基礎複雜、治療的疾病複雜,在國家戰略和科技進步的雙重驅動下,‘數智化’是必然趨勢,這將會深刻改變中藥産業的面貌,對於促進中藥産業高品質發展、提升創新能力和走向世界極為關鍵。”閆凱境表示,為進一步實現上述願景,當前大模型的快速發展也為數智中藥帶來了新機遇。中藥經過千餘年發展,已經積累了海量的中醫藥數據。我們依託現代中藥創制全國重點實驗室和天士力自主研發的計算分析平臺,結合大模型的語義挖掘、預測、關聯、交互推理等能力,未來將整合與中醫藥相關的各類智慧模型和工具,建設數智化平臺,加速實現“數智中藥”。

構建全球首個中藥研發多模態大模型“數智本草”

“在張伯禮院士等頂尖中藥研發與計算科學專家團隊指導下,華為與天士力基於盤古醫藥語言大模型與分子大模型,構建全球首個中藥研發多模態大模型‘數智本草’。”閆凱境透露。

“‘數智本草’大模型1.0版通過智慧問答、報告生成以及交互計算三種模式,推進中藥復方、藥材、成分從篩選、優化到臨床等全研發鏈條的證據挖掘、輔助決策、及效能提升,為數智中藥的實現邁出了一大步,助力我國中醫藥事業與時俱進。”閆凱境信心滿滿地表示:未來,我們將持續優化迭代數智本草大模型,期望中醫藥數智化進程能夠與化學藥、生物藥並駕齊驅,真正實現中西醫並重,中西藥並用,為全面實現“健康中國”、創建和諧社會、推動構建人類衛生健康共同體做出應有貢獻。 

(作者:科學與大健康融媒體中心  梓涵) 

【責任編輯:李哲】

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