閆凱境:數智中藥是現代中藥發(fā)展的新質(zhì)生產(chǎn)力
什么是數智中藥?“數智中藥是以人工智能顛覆性科學(xué)技術(shù)為突破,創(chuàng )新性的配置包含中醫藥海量數據的新型生產(chǎn)要素,結合云計算、大模型、新型技術(shù)手段,通過(guò)中藥產(chǎn)品的組方配伍數智化、物質(zhì)基礎數智化、量時(shí)毒效數智化、生產(chǎn)質(zhì)控數智化、臨床應用數智化、消費認知數智化,引領(lǐng)現代中藥達到用藥精準、生產(chǎn)精智、療效精確的新高度,從而打造“數智中藥”研發(fā)新范式,實(shí)現中藥全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期的跨躍性轉型升級。”5月9日上午,于天津舉辦的“數智賦能大健康產(chǎn)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力暨第四屆中醫藥國際發(fā)展大會(huì )”上,現代中藥創(chuàng )制全國重點(diǎn)實(shí)驗室常務(wù)副主任、天士力醫藥集團董事長(cháng)閆凱境在主題報告時(shí)如是詮釋。他表示,天士力于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(chuàng )制全國重點(diǎn)實(shí)驗室常務(wù)副主任、天士力醫藥集團董事長(cháng)閆凱境于天津舉辦的“數智賦能大健康產(chǎn)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力暨第四屆中醫藥國際發(fā)展大會(huì )”上作《數智中藥——現代中藥創(chuàng )新發(fā)展的新范式》主題報告。
士力 梓涵 / 攝影
企業(yè)需要把握科技創(chuàng )新新周期機制,催生新質(zhì)生產(chǎn)力,帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)換新。“數智中藥”相關(guān)文章《數智中藥:現代中藥數智化升級與創(chuàng )新發(fā)展》作為首刊封面文章已在《中草藥》雜志上發(fā)表。
“隨著(zhù)現代科學(xué)與信息技術(shù)的飛速發(fā)展,數智中藥不僅是一場(chǎng)技術(shù)革新,更是現代中藥發(fā)展的新質(zhì)生產(chǎn)力。”閆凱境說(shuō)。對此,他從以下幾方面展開(kāi)闡述——
數智中藥的意義與演變歷程
近年來(lái),黨中央、國務(wù)院高度重視中醫藥發(fā)展,隨著(zhù)健康中國戰略的開(kāi)展與推進(jìn),將傳承、創(chuàng )新、發(fā)展中醫藥定位為新時(shí)代中國特色社會(huì )主義事業(yè)的重要內容。《“十四五”中醫藥發(fā)展規劃》也指出:“為有效應對多種健康挑戰、更好滿(mǎn)足人民群眾健康需求,迫切需要加快推進(jìn)中醫藥事業(yè)創(chuàng )新發(fā)展,更好發(fā)揮其在健康中國建設中的獨特優(yōu)勢”。因此,數智中藥是振興中醫藥發(fā)展、建設健康中國的必經(jīng)之路;是推動(dòng)中醫藥傳承、創(chuàng )新和發(fā)展的必然趨勢;也是中藥高質(zhì)量發(fā)展的新質(zhì)生產(chǎn)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(huì )和國家中醫藥局的領(lǐng)導下,已建設了一批國家標準,圍繞著(zhù)藥材種植、制劑生產(chǎn)、藥理藥效研究及臨床應用等方面,基本實(shí)現了跨學(xué)科、多層次的知識融合。”閆凱境坦陳,但因中藥面臨著(zhù)原料質(zhì)量波動(dòng)大、物質(zhì)組成復雜、毒副作用認識不足、作用機制不清等問(wèn)題,現代中藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依舊存在某些瓶頸。相對于化學(xué)藥,中藥缺乏符合中醫藥特色的臨床證據與科學(xué)驗證,一定程度上制約了臨床應用與推廣。
他表示,隨著(zhù)大數據、云計算等為代表的人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展,“數智化”已成為推動(dòng)中醫藥行業(yè)發(fā)展的新動(dòng)力。數智中藥以患者需求為導向,根據患者臨床癥狀、體征和病情演變進(jìn)展過(guò)程,在中醫藥理論的指導下,依托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(jīng)驗模式,實(shí)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(lái)的明確方向。
數智中藥的科學(xué)范式與關(guān)鍵路徑是怎樣的?“在當前的信息化時(shí)代,大數據、人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展為數智中藥帶來(lái)了前所未有的機遇和挑戰。”閆凱境說(shuō)。
他介紹,2023年3月,科技部同國家自然科學(xué)基金委啟動(dòng)“人工智能驅動(dòng)的科學(xué)研究”(Al for Science)專(zhuān)項部署工作。Al for Science作為科研第五范式,是將前四種范式的經(jīng)驗、理論和特點(diǎn)有機結合,基于A(yíng)I和計算科學(xué)對科學(xué)研究進(jìn)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范式,AI for TCM將基于海量、多維、高質(zhì)量的大數據和透徹、系統、全面的機理研究,實(shí)現科技與傳統中醫藥的深度融合,推動(dòng)中藥全產(chǎn)業(yè)鏈上下游集成式創(chuàng )新發(fā)展。
“在數智中藥的發(fā)展過(guò)程中,逐步形成了3條關(guān)鍵路徑。”閆凱境詮釋?zhuān)阂皇且远嗑S度多模態(tài)數智中藥研發(fā)技術(shù)深刻解析藥物與疾病特征的路徑;二是以智能制造技術(shù)保障中藥產(chǎn)品質(zhì)量精準控制、高效、綠色、可持續發(fā)展的路徑;三是以智慧中醫大腦高效賦能數智中藥個(gè)體化精準服務(wù)的路徑。目前,天士力基于這3條關(guān)鍵路徑在中藥研發(fā)、制造等領(lǐng)域不斷進(jìn)行創(chuàng )新性自我重塑和持續沉淀。全力打造了“星斗云”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(kāi)發(fā)中發(fā)揮了重要作用;創(chuàng )建了“以質(zhì)量數字化為核心的中藥智能制造技術(shù)體系”,科技成果經(jīng)鑒定達到國際領(lǐng)先水平,并榮獲2022年天津市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎。
“然而,數智中藥的發(fā)展并非一路坦途,而是在中藥大數據整合、算法研發(fā)、算力集成及如何與新藥研發(fā)路徑銜接等方面,面臨眾多亟待解決的挑戰與問(wèn)題。”閆凱境直言例數了數智中藥發(fā)展中面臨的諸多問(wèn)題。如中藥領(lǐng)域的數據多樣復雜、數據質(zhì)量參差,缺乏統一標準、患者和用戶(hù)的隱私信息的保護措施尚不完善。同時(shí),中藥數智化需要大量的計算資源支持,中藥工業(yè)數據也需要采用先進(jìn)的處理技術(shù)來(lái)提高數據處理的效率。此外,目前還缺乏符合中醫藥特點(diǎn)的算法工具,中藥工業(yè)多模態(tài)/跨模態(tài)數據利用率較低,尚無(wú)指導產(chǎn)業(yè)升級的中藥制造知識和理論,數智中藥和新藥研發(fā)的銜接也存在算法不透明、質(zhì)量控制標準化不完善等問(wèn)題。
他強調,為了保障數智中藥的發(fā)展,需加強對中藥數據的標準化和規范化,建立中藥數據共享平臺,提高數據質(zhì)量控制的同時(shí)保障數據安全。需對算法進(jìn)行持續研發(fā)和優(yōu)化,提高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(shí)現數據的集中管理和分析,為數智中藥的發(fā)展提供支撐。此外,還需結合大數據、算法和多維證據,明確數智中藥和新藥研發(fā)之間的銜接路徑,推動(dòng)藥物創(chuàng )新相關(guān)標準體系建設,對接行政管理法規要求,優(yōu)化評審政策。
數智中藥的應用場(chǎng)景與行業(yè)價(jià)值
“數智中藥研發(fā)的關(guān)鍵內容是‘說(shuō)理’和‘尋藥’,需要融匯傳統中醫藥理論與現代醫學(xué)、系統生物學(xué)等多種學(xué)科,是一個(gè)復雜的系統工程。近年來(lái),天士力利用AI賦能中藥‘說(shuō)理、尋藥’,即通過(guò)‘從方到病、從病到方’兩大路徑,打造‘數智中藥’研發(fā)新范式。”閆凱境表示。
他舉例佐證——
“從方到病”:天士力在多年的研發(fā)實(shí)踐中,積累了海量的中醫藥數據,自主研發(fā)創(chuàng )建了“星斗云”系統,可以基于已有的方劑、已上市的產(chǎn)品,運用知識圖譜等技術(shù),針對“方”形成了“藥效組分”-“作用靶點(diǎn)”–“基因網(wǎng)絡(luò )”的中藥數字化解析方法。
“最近幾年,天士力發(fā)表了關(guān)于復方丹參滴丸、芪參益氣滴丸等多篇高質(zhì)量文章,系統地闡釋了復方丹參滴丸的科學(xué)內涵。同時(shí)對已上市產(chǎn)品的方劑進(jìn)行深度挖掘,對新的適應癥重新定位,包括復方丹參滴丸對于冠心病、糖尿病視網(wǎng)膜病變、急性高原反應適應癥,部分的放化療導致的心肌功能損傷,雙心病(冠心病合并抑郁焦慮)等的重新定位,都可以用AI技術(shù)進(jìn)行重新挖掘,既闡釋藥物科學(xué)內涵,又對藥物重新定位進(jìn)行再分析,精準實(shí)現‘異病同治’。”閆凱境說(shuō)。
“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“星斗云”系統的升級迭代,助力了中藥創(chuàng )新研發(fā)。
“我們前期已經(jīng)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(fā)數據、生產(chǎn)數據、市場(chǎng)數據,與華為云大數據結合后,使我們在‘星斗云’的基礎上,能夠更容易地實(shí)現‘六化三精’。”閆凱境表示,一方面,基于華為的語(yǔ)言大模型為解析中醫藥提供了更好的工具;另一方面,基于華為的盤(pán)古分子大模型,能夠幫助我們將多年積累的將近350萬(wàn)個(gè)的天然藥物分子的數據,形成專(zhuān)屬的天然藥物模型,并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(fā)方面的最大助力,為實(shí)現“數智中藥”的發(fā)展藍圖提供了很好的方法與路徑。進(jìn)一步結合病證基因網(wǎng)絡(luò )的分析,重新進(jìn)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(fā)。
數智中藥促使中藥回歸安全、有效、質(zhì)量可控的藥物本質(zhì)
閆凱境闡釋?zhuān)S著(zhù)數智中藥的發(fā)展,基于精準、透徹的中藥物質(zhì)基礎解析,將促使中藥回歸安全、有效、質(zhì)量可控的藥物本質(zhì)。數智中藥將突破傳統中藥毒副作用模糊不清、藥材質(zhì)控經(jīng)驗化(人工篩選、以形定質(zhì))、生產(chǎn)質(zhì)控憑借形、性、味判斷,無(wú)明確標準等局限性,實(shí)現毒副作用清晰可知、精準可控;藥材質(zhì)控智能鑒別、全程追溯;并基于物質(zhì)基礎、量效關(guān)系、靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )、患者需求精準使用藥物。以期增強中藥行業(yè)核心競爭力,重構全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節,推動(dòng)中醫藥傳承與創(chuàng )新發(fā)展。
同時(shí),數智中藥的長(cháng)足發(fā)展將帶動(dòng)中醫現代化的進(jìn)程,促進(jìn)傳統中醫與現代科技相結合、加速中醫理論現代化及多學(xué)科交叉融合、精準且量化早期和預后的中醫診斷、指導科學(xué)嚴謹地設計臨床試驗,合理選擇臨床替代指標、推動(dòng)中醫服務(wù)模式持續優(yōu)化,以期提升中醫藥行業(yè)的現代化水平,加速數字化轉型,實(shí)現中西醫并重、中西藥并用。
數智中藥
數智中藥
閆凱境表示,隨著(zhù)大數據、云計算等為代表的人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展,“數智化”已成為推動(dòng)中醫藥行業(yè)發(fā)展的新動(dòng)力。
士力 梓涵 / 攝影
數智中藥最終精準回歸個(gè)體化治療
“數智中藥的物質(zhì)靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )結合中醫辯證施治網(wǎng)絡(luò )和人體基因網(wǎng)絡(luò ),實(shí)現‘藥—證—病’三網(wǎng)融合;突破傳統中藥的經(jīng)驗模式,實(shí)現數據+機理驅動(dòng)、精準導向、源頭設計、智能制造,最終基于患者基因表達模式和 ‘藥—證—病’網(wǎng)絡(luò )特征,精準回歸個(gè)體化治療。”閆凱境說(shuō),睿智的目光中充滿(mǎn)朝氣與自信。
他表示,未來(lái),我們還需為中藥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展繼續努力,期待通過(guò)經(jīng)典理論融合現代科技,構建中藥研發(fā)新范式,精準高效服務(wù)于臨床。基于組分配伍,集成工程設計,打造數智中藥制造新范式,智能輸出中藥工業(yè)新方案。期望基于大數據、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等創(chuàng )新技術(shù),推動(dòng)中藥全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期的飛躍性轉型升級,最終實(shí)現數智中藥。
“鑒于中藥是一個(gè)復雜體系,其理論復雜、物質(zhì)基礎復雜、治療的疾病復雜,在國家戰略和科技進(jìn)步的雙重驅動(dòng)下,‘數智化’是必然趨勢,這將會(huì )深刻改變中藥產(chǎn)業(yè)的面貌,對于促進(jìn)中藥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、提升創(chuàng )新能力和走向世界極為關(guān)鍵。”閆凱境表示,為進(jìn)一步實(shí)現上述愿景,當前大模型的快速發(fā)展也為數智中藥帶來(lái)了新機遇。中藥經(jīng)過(guò)千余年發(fā)展,已經(jīng)積累了海量的中醫藥數據。我們依托現代中藥創(chuàng )制全國重點(diǎn)實(shí)驗室和天士力自主研發(fā)的計算分析平臺,結合大模型的語(yǔ)義挖掘、預測、關(guān)聯(lián)、交互推理等能力,未來(lái)將集成與中醫藥相關(guān)的各類(lèi)智能模型和工具,建設數智化平臺,加速實(shí)現“數智中藥”。
構建全球首個(gè)中藥研發(fā)多模態(tài)大模型“數智本草”
“在張伯禮院士等頂尖中藥研發(fā)與計算科學(xué)專(zhuān)家團隊指導下,華為與天士力基于盤(pán)古醫藥語(yǔ)言大模型與分子大模型,構建全球首個(gè)中藥研發(fā)多模態(tài)大模型‘數智本草’。”閆凱境透露。
“‘數智本草’大模型1.0版通過(guò)智能問(wèn)答、報告生成以及交互計算三種模式,推進(jìn)中藥復方、藥材、成分從篩選、優(yōu)化到臨床等全研發(fā)鏈條的證據挖掘、輔助決策、及效能提升,為數智中藥的實(shí)現邁出了一大步,助力我國中醫藥事業(yè)與時(shí)俱進(jìn)。”閆凱境信心滿(mǎn)滿(mǎn)地表示:未來(lái),我們將持續優(yōu)化迭代數智本草大模型,期望中醫藥數智化進(jìn)程能夠與化學(xué)藥、生物藥并駕齊驅?zhuān)嬲龑?shí)現中西醫并重,中西藥并用,為全面實(shí)現“健康中國”、創(chuàng )建和諧社會(huì )、推動(dòng)構建人類(lèi)衛生健康共同體做出應有貢獻。
(作者:科學(xué)與大健康融媒體中心 梓涵)