当AlphaFold在48小时内精准预测出98.5%的人类蛋白质结构,一场静默的医疗革命已悄然拉开序幕。从基因编辑到AI制药,从云计算驱动的药物模拟到个性化癌症疗法,人工智能与生物技术的碰撞正以指数级速度重塑医学的边界。在全球医疗转型的今天,这场技术“双螺旋”不仅颠覆了百年制药逻辑,更预示着:
提出以下观点:我们已经进入了一个前所未有的时代。技术快速变革,计算机科学、人工智能、基因工程、神经科学和机器人等领域的发展开始引领医学的未来。
在过去的 10 年间,世界各地的研究机构在人工智能领域实现了巨大突破。其中,计算机视觉、自然语言处理和语音识别领域的进展最为惊人。
全球科技巨头推动着人工智能技术在不同商业场景中的应用。亚马逊、谷歌和微软发展出了庞大而可扩展的云计算资源,其既可以支持人工智能系统的训练,也能提供业务实现的平台。除此之外,它们还针对性地配置了人才、资源与财务激励措施,期待利用人工智能加速实现医疗领域的下一个突破。这些科技企业(包括苹果公司)已经编制了相应的战略与产品规划,目标直指医疗健康领域的核心。
每隔几周,最新报道便会披露,新的人工智能工具又在某一项医学诊断任务上达到了人类专家的水平。算力不断增强,算法持续改进,数十亿行程序代码的广泛应用不仅使技术创新的速度呈指数级增长,还给科学领域带来了深远的影响。人工智能与数据科学让生物学、化学等经典学科的科研方法发生变革,甚至引领制药行业出现了新的实验范式。
生物技术领域的技术增长与创新周期同样令人印象深刻:不久之前,我们还只能在试管中利用病毒或细菌的遗传物质进行简单的基因克隆实验;现在,我们已经能够在庞大的人类基因组上对剪辑位点进行精确的基因编辑。那些聚焦于新一代基因疗法与T细胞工程的公司可以帮助肿瘤患者战胜癌症。DNA(脱氧核糖核酸)测序、医疗影像与高分辨率显微镜领域的数据正在呈爆炸式增长,并为人工智能与机器学习技术提供绝佳的机会。这让我们可以借助这些技术挖掘海量数据背后的生物学意义。
在这样的趋势下,第一代以科技为核心的初创公司应运而生,开启了人工智能和生物技术融合的时代。这些年轻的公司瞄准了传统的药物开发领域,期待着利用自己最聪明的头脑、最新的思路与交叉背景的新鲜血液,为制药行业开启新的篇章。
大约200年前,罂粟在欧洲及其他地区已经广泛用于治疗,而伊曼纽尔·默克看到了利用罂粟生产止痛药的商业机会。他的灵感来自弗雷德里希·瑟图纳。
瑟图纳研究出了从罂粟中提取鸦片生物碱的创新工艺,并将这种新提纯的麻醉物质命名为吗啡(以希腊梦神命名)。这些德国人创造了制药业。
而在此之前的几千年里,制药代表着不同文化中的炼金术士、医师或者萨满巫师将具有治疗作用的天然化合物炮制成效力不明的有毒混合物。有机化学规律的阐明永远地改变了小分子药物的生产制备方式与医学实践原则。
制药业兴起于工业革命时期,汲取了各个技术领域的发展成果,尤以煤焦油染料工业带来的一系列化学创新为主。
100年之后,第二次世界大战结束,英美实验室重现了与当初制药业相似的爆炸式的创新速度。
1952—1953年,这划时代的两年间,计算机科学、分子生物学、神经科学、人工智能和现代医学的基础研究几乎同时兴起,与太平洋上引爆的第一颗氢弹的耀眼光芒交相辉映。
医学也从原子时代的科学发现与科技发展中获益良多。生物技术的发展根植于分子生物学研究。
1953年DNA分子双螺旋结构的发现标志着分子生物学的起源,而20世纪70年代的重组DNA技术成功推动分子生物学研究进入了新的阶段。现在,全球销售排名前十大药物中,源自生物技术创新的占了7种。
同样在1953年,美国食品药品监督管理局(FDA)批准了氨甲蝶呤用于临床癌症治疗,这标志着癌症化学疗法正式进入临床实践。早期化学疗法为选择性攻击癌细胞的治疗思路提供了合理基础,并启发了未来几十年的新化学疗法研究。与此同时,临床医生在这些化疗药物(以及新的药物)临床试验评估中的关键作用开始凸显,他们和药物化学家、药理学家一起,成了制药行业中的重要决策者。
在神经科学领域,艾伦·霍奇金和安德鲁·赫胥黎于1952年发表了关于神经元如何激发动作电位的统一理论。霍奇金—赫胥黎模型是生物学上最成功的定量模型之一,将实验观测和理论描述巧妙地结合在一起。这一成果促使科学家们进一步找到控制离子电导和突触活动的离子通道、受体和转运蛋白,最终,它们共同构成了过去50年来神经科学药物发现的基础。
现代计算科学和人工智能发轫于20世纪30年代,并以1952年第一台存储了电脑程序的电子数字计算机—MANIAC I 的成功运行为标志。
历史学家乔治·戴森在他2012年出版的《图灵的大教堂:数字宇宙开启智能时代》一书中精准阐述了这一时刻的重要性:“这台基于艾伦·图灵构想并由约翰·冯·诺依曼实现的能够储存程序的计算机,打破了两种数字间的差异—描述事物的数字与进行操作的数字。我们的宇宙彻底改变了。”
60年后,当计算性能得到万亿倍的提升时,人工智能先驱终于完成了他们利用神经网络实现机器智能的梦想。
能够引发生物科技革命与数字革命的科学技术在过去的50年间各自蓬勃发展着。可以说,在过去10年里,它们已经具备了非凡的能力,并得到了越来越广泛的应用。
两种技术的融合将诞生一门崭新的科学,并为医疗诊断、医药以及慢性病与心理健康的非药物干预领域带来深远的影响。人工智能与生物科技领域的最新进展将革新药物研发的各个关键阶段,提升研发过程中的预测能力、理论测试能力、精确度与效率,颠覆长期以来制药行业的传统模式。
在不久的将来,幸运的话,科学家们的计算之梦便将实现,其对医学领域的影响也将随之浮现。
站在实验室与算法的交汇处,我们看到的不仅是AI解析基因序列的冰冷代码,更是无数生命重获新生的炽热可能。从“试错式”制药到“预测式”医疗,这场技术融合已不再是科幻小说的桥段,而是一场正在发生的未来进行时。正如默克家族在19世纪用吗啡点亮止痛药的曙光,今天的科学家们正以数据为针、算法为线世纪的“医学双螺旋”——或许不久后,当AI与生物技术真正实现“化学键级”的融合,人类终将解锁那句古老的誓言:有时治愈,常常帮助,总是预见。
这是一本探讨人工智能与生物技术的融合颠覆传统医疗,并会对未来药物研发产生重大影响的书。作者凭借其在生物科学方面的专业背景,以及在生物技术和制药行业的从业经验,为读者呈现了对于医疗科技这一前沿领域的深刻见解。
书中首先概述了数据科学方法的兴起以及生物学领域的范式转变,这一转变催生了计算生物学的革命,即通过计算机模拟进行生物实验和药物研发。作者详细介绍了人工智能和深度学习领域的重大突破,并探讨了这些技术在医学中的广泛应用,包括DeepMind开发的AlphaFold如何使用深度学习模型预测蛋白质结构。书中还重点总结了生物技术领域的创新突破,尤其是基因编辑和CRISPR-Cas9在药物开发中的应用。
此外,作者还阐述了谷歌、脸书等科技巨头对这一领域的布局,提供了一份关于医学人工智能创业的概览,揭示了投资如何塑造制药行业。无论是对科技和医疗感兴趣的普通读者,还是风险投资行业和政府的决策者,都能从这本书中得到启发。这本书阐明了技术驱动的医学所面临的机遇,也指出了它所面对的障碍和挑战。但无论如何,我们即将进入一个新的由生物技术驱动的科技时代。
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