人工智能（AI）已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)和社會變革的重要技術引擎，圍繞“AI+生命科學”這一主題，我介紹一下生物世界正在發(fā)生的數(shù)字化和智能化的新變革，并分享清華大學智能產(chǎn)業(yè)研究院（AIR）在這方面的一些科研進展。

   我們的使命是用AI的技術創(chuàng)新賦能產(chǎn)業(yè)升級、推動社會進步。要做這件事，最重要的還是要打造學術和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的新引擎。

   AIR成立不到兩年時間，就在全球范圍內(nèi)吸引了一批擁有很深學術造詣、很豐富產(chǎn)業(yè)背景的AI領域領軍人物，同時也建立了與產(chǎn)業(yè)的深度合作，例如與百度、亞信科技、小米等企業(yè)以及一些實驗室開展深度合作。

“第四范式”促進轉(zhuǎn)型

   我們正在快速步入數(shù)字化3.0時代，基因測序、高通量生物試驗、腦機接口等技術，讓大腦數(shù)字化、身體器官數(shù)字化以及細胞數(shù)字化，這產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)。各種組學數(shù)據(jù)加上新的AI算法和大的算力，正在形成一種新的智能科學計算范式，稱之為“第四范式”，其正在加速生命科學和生物、醫(yī)療領域向著更快速、更精準、更安全、更經(jīng)濟、更普惠的方向發(fā)展。

   從產(chǎn)業(yè)的角度來看，2015年之后，頭部制藥企業(yè)均加速了和AI技術公司合作研發(fā)的腳步�？萍脊具@些年的投資大幅度增加，涌現(xiàn)出一大批獨角獸企業(yè)，中國的醫(yī)療行業(yè)也面臨著從做仿制藥到做創(chuàng)新藥的轉(zhuǎn)型，AI在轉(zhuǎn)型過程中發(fā)揮了重要作用。

   AIR建立起一支很強的智慧醫(yī)療科研團隊并選擇了兩大主要研究方向：主動健康管理、數(shù)字療法，以及大分子、小分子藥物發(fā)現(xiàn)。用大量的AI算法和數(shù)據(jù)，打造雙通道高效干濕閉環(huán)接口，實現(xiàn)濕實驗的數(shù)字化。

   在腦機接口的數(shù)字療法方面，以杭州的BrainCo公司研發(fā)的腦機接口技術為例。在腦疾病研究中，腦電數(shù)據(jù)是一種模態(tài)，在不同疾病中有波動，從而可以得出疾病和腦電之間的關系。這個技術還可以將不同模態(tài)的信息結合在一起，利用AI算法進行關聯(lián)分析，形成一種訓練軟件，應用到很多場合。

   我們知道，妊娠期糖尿病發(fā)病率很高，通過健康管理能夠更好地實現(xiàn)早期預防。AIR數(shù)字療法聚焦心血管疾病早期預防和主動干預，通過獲取大量數(shù)據(jù)，構建一個針對疾病的健康營養(yǎng)知識圖譜。有了數(shù)據(jù)和各種各樣的AI算法，就可以用個性化的健康推薦引擎，對健康和習慣進行監(jiān)測、管理和預防。

AlphaFold2僅僅是開始

   AlphaFold2是AI在生命科學應用中最成功的表現(xiàn)，其成功因素主要是兩個方面：一個是任務的特殊性，也就是蛋白質(zhì)結構預測；一個是模型本身的優(yōu)越性。

   首先，我們積累了大量數(shù)據(jù)。生命科學研究有很多數(shù)據(jù)都是“端到端”的。最近，AIR的蘭艷艷教授團隊研發(fā)的系統(tǒng)化蛋白質(zhì)結構預測解決方案AIRFold就實現(xiàn)了信息的表達和抽取，融合序列及結構信息等。這里用了多項檢索，也生成了一些核心技術。同時，我們還與清華醫(yī)學院、華深智藥合作，首次將AI算法用于抗體設計，特別是用于新冠病毒抗體的研發(fā)，這就用到網(wǎng)絡、計算和實驗的抗體設計的融合。其實可以用各種不同的算法，開發(fā)更有親和力、更廣譜的抗體，希望這些工作能很快進入臨床。

   AlphaFold2僅僅是一個開始，未來抗體、抗原的表位預測，腫瘤的精準療法等方向，都會成為研究熱點，并且在新的計算模式下取得更多進展。

AI+大分子治療的黃金時代到來

   我認為，AI+大分子治療的黃金時代正在到來，這會產(chǎn)生一些新的科學挑戰(zhàn)，也預示著會有一些新的方法。比如，干濕融合的閉環(huán)式的計算框架一方面可以通過高通量多輪的閉環(huán)驗證和數(shù)據(jù)補充，變得更加智能；另一方面，通過主動學習、強化學習等方式，AI將主動規(guī)劃實現(xiàn)干濕閉環(huán)驗證，迭代加速生命科學發(fā)現(xiàn)與產(chǎn)業(yè)應用�？梢灶A見，通過干濕閉環(huán)打通生命科學的研究和生物醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，將會迎來新的科研和產(chǎn)業(yè)模式。

   生物世界處于“數(shù)字化+自動化+智能科學計算”的新變革期，AI、數(shù)據(jù)驅(qū)動的“第四范式”輔助人類探索并解決生命健康問題，這將會成為一個重要的研究方向。

   未來，需要學術界和產(chǎn)業(yè)界共同推動生命科學、生物醫(yī)藥、基因工程、個人健康等各個領域的協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)更快速、更精準、更安全、更經(jīng)濟、更普惠的創(chuàng)新模式。這里面還有很多挑戰(zhàn)，比如說算法的透明性、可解釋性，隱私安全和倫理。整體來講，未來十年我們將會看到巨大的機會、新的科學發(fā)現(xiàn)、新的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，我也希望更多人才和資源能夠投入到這一領域�！�

（作者系中國工程院院士、清華大學智能產(chǎn)業(yè)研究院院長，記者高雅麗根據(jù)其在世界數(shù)字經(jīng)濟論壇的發(fā)言整理）