基于機器學(xué)習(xí)算法的AI模型需要持續(xù)地通過數(shù)據(jù)來迭代、優(yōu)化以提升其在藥物研發(fā)中計算性能和預(yù)測結(jié)果的精度。近些年來，可用于算法訓(xùn)練的數(shù)據(jù)量在迅速增加，但總體來說，這些數(shù)據(jù)的質(zhì)和量仍存在不少挑戰(zhàn)，比如特定任務(wù)可用的數(shù)據(jù)過少、負(fù)樣本數(shù)據(jù)缺失等，這些因素制約了AI藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的發(fā)展。另一方面，這些數(shù)據(jù)資源通常分布于不同的制藥公司、生物技術(shù)公司、科研院校和醫(yī)療機構(gòu)之中，對于他們來說，數(shù)據(jù)的產(chǎn)生與積累來之不易，代價高昂，如果按照傳統(tǒng)的方法來分享數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)極有可能被數(shù)據(jù)使用方分享和留存，造成數(shù)據(jù)資產(chǎn)泄露和流失。這些涉及數(shù)據(jù)資產(chǎn)安全和隱私合規(guī)保護(hù)方面的問題，給AI藥物發(fā)現(xiàn)公司與數(shù)據(jù)源方的數(shù)據(jù)協(xié)作帶來了重重困難。
那么，近年來受到廣泛關(guān)注的隱私安全計算技術(shù)是否可以安全、高效地促進(jìn)數(shù)據(jù)的協(xié)作，賦能AI藥物發(fā)現(xiàn)呢？
曾總好！請先介紹下燧坤智能是一家什么樣的公司？
曾亥年：燧坤智能是一家致力于運用人工智能和機器學(xué)習(xí)方法系統(tǒng)性賦能創(chuàng)新生物醫(yī)藥研發(fā)的新一代平臺型技術(shù)公司。我們一直與生物醫(yī)藥行業(yè)內(nèi)的同行們保持密切合作，以終為始不斷開發(fā)優(yōu)化AI模型，完善一體化AI+生物醫(yī)藥研發(fā)平臺流程，解決生物醫(yī)藥行業(yè)面臨的候選藥物發(fā)現(xiàn)階段成本高、成功率低、周期長及臨床開發(fā)風(fēng)險高等問題，研發(fā)具有全球競爭力的高價值候選藥物。公司擁有算法模型等多項自主知識產(chǎn)權(quán)，是國家高新技術(shù)企業(yè)。
是否可以簡單介紹下燧坤智能的主要特點？
你們在將AI技術(shù)應(yīng)用于藥物發(fā)現(xiàn)的過程中，有哪些重要案例，是否可以分享？
曾亥年：好的，這里我們有3個重要的案例，可以給大家介紹下。
第一個案例是針對小分子難成藥靶點，我們在3個小時完成百萬級別的化合物庫虛擬篩選，僅測試100個分子，就獲得3個全新結(jié)構(gòu)、全新機制的小分子別構(gòu)激動劑，提升一萬倍的效率。
第二個案例是針對新冠，我們在1周時間內(nèi)完成老藥新用的篩選工作，針對2000萬篇文獻(xiàn)完成自動化標(biāo)注以及候選藥物的富集，通過CMap完成新冠老藥新用的篩選，經(jīng)過2個月完成實驗驗證工作，找到活性類似于瑞德西韋（美國緊急授權(quán)且應(yīng)收數(shù)十億美元）的老藥。
數(shù)據(jù)是AI藥物發(fā)現(xiàn)的核心資源，那么，近年來受到廣泛關(guān)注的隱私安全計算，是否是數(shù)據(jù)方對外合作的一個安全有效的方案？
曾亥年：數(shù)據(jù)是人工智能領(lǐng)域一個非常重要的組成部分，任何數(shù)據(jù)持有者對于數(shù)據(jù)的分享（無論是用于模型訓(xùn)練還是模型驗證）都是比較謹(jǐn)慎的。我們在跟合作方去溝通交流的時候，合作方對于數(shù)據(jù)分享經(jīng)常存在顧慮。
隱私安全計算，是我們對外合作的時候一個比較好的選擇。我們有一些合作方是愿意分享數(shù)據(jù)的，但對于大多數(shù)不太愿意分享數(shù)據(jù)的合作方，我們就可以使用隱私安全計算來打消對方做數(shù)據(jù)協(xié)作的顧慮。
那這個方法它好在哪里呢？隱私安全計算可以同時保護(hù)模型和同時保護(hù)數(shù)據(jù)，也就是提供一個雙向的保護(hù)。
使用隱私安全計算，我們在和數(shù)據(jù)持有方合作的時候，他們授權(quán)給我們使用的數(shù)據(jù)，我們并不能看到他們的明文數(shù)據(jù)，也就是數(shù)據(jù)可用不可見的形式，同時他們也看不到我們具體模型的代碼，對雙方的資產(chǎn)都提供了很好的保護(hù)。而在這個合作過程中，我們作為模型方，依然可以使用數(shù)據(jù)方的數(shù)據(jù)針對特定的靶點做虛擬篩選和化合物排序。
是否可以介紹下，你們跟翼方健數(shù)在隱私安全計算方面是如何協(xié)作的，取得了什么樣的成果？
曾亥年：在“2021人工智能藥物研發(fā)論壇”上，關(guān)于跟翼方健數(shù)的合作，我們做過一些展示。
合作是這樣的。首先，我們測試了翼方健數(shù)的隱私安全計算平臺，確保這個平臺可以運行，可以安全地進(jìn)行模型運算；然后，我們將數(shù)據(jù)合作方引入到翼方健數(shù)的平臺，數(shù)據(jù)方在這個平臺上面，做了一系列的加密計算，拿到了運算結(jié)果。在這個過程中，數(shù)據(jù)方的數(shù)據(jù)資產(chǎn)和我們的模型代碼均得到了充分保護(hù)。
目前隱私安全計算在藥物研發(fā)中的應(yīng)用，有哪些最新進(jìn)展？
曾亥年：隱私安全計算技術(shù)在藥物研發(fā)的應(yīng)用，除了剛才提到的安全沙箱計算以外，聯(lián)邦學(xué)習(xí)是另一種常用的技術(shù)。聯(lián)邦學(xué)習(xí)可以讓多個數(shù)據(jù)協(xié)作方在不共享原始數(shù)據(jù)的前提下，共享數(shù)據(jù)的價值。在聯(lián)邦學(xué)習(xí)中，參與數(shù)據(jù)協(xié)作的各方能夠通過模型運算產(chǎn)生模型的參數(shù)梯度，每個數(shù)據(jù)節(jié)點會將此梯度回傳到中心節(jié)點安全地聚合，通過一個最終迭代的過程，最終形成優(yōu)于單個節(jié)點訓(xùn)練的模型結(jié)果。這個過程中，每個節(jié)點回傳的是模型訓(xùn)練的中間結(jié)果，而不是原始數(shù)據(jù)本身。因此，聯(lián)邦學(xué)習(xí)可以打通數(shù)據(jù)孤島，使得多方數(shù)據(jù)安全協(xié)作、共同訓(xùn)練一個更好的模型成為可能。近期用到該技術(shù)的一個著名的案例是歐洲的MELLODDY項目。正是因為使用了聯(lián)邦學(xué)習(xí)技術(shù)，使得高度競爭的10家知名大型制藥公司之間的數(shù)據(jù)協(xié)作成為了可能。
在國內(nèi)，除了聯(lián)邦學(xué)習(xí)的應(yīng)用外，有平臺聯(lián)盟的模式正在形成中。例如，由中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所等機構(gòu)牽頭成立的長三角生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)聯(lián)盟，就采用了翼方健數(shù)的智數(shù)坊平臺聯(lián)盟技術(shù)。基于不同隱私計算平臺達(dá)成數(shù)據(jù)聯(lián)盟的方式，將極大地促進(jìn)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)協(xié)作，為AI藥物發(fā)現(xiàn)的蓬勃發(fā)展提供了良好的數(shù)據(jù)底座。
AI藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域，未來可能會有哪些突破性的事件，是否可以預(yù)計一下？
曾亥年：說到突破性的事件，AI在藥物發(fā)現(xiàn)中的應(yīng)用，可能已經(jīng)有不同的突破了。
比如，阿斯利康目前的整個小分子藥物的新藥研發(fā)中，有一半都已經(jīng)跟人工智能有關(guān)，這個在五年之前是不可能發(fā)生的事情。此外，核酸藥物的發(fā)現(xiàn)過程中，也已經(jīng)有大量人工智技術(shù)的應(yīng)用。還有，谷歌的子公司DeepMind開發(fā)的AlphaFold，基本上已經(jīng)解決了常見的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測問題。
接下來我們相信一定會有更多的類似的突破性事件，比如解決生物分子和生物分子之間的互相作用的動態(tài)的關(guān)系的算法。我相信這是未來率先需要突破的一個算法模型，有可能會在未來3-5年內(nèi)實現(xiàn)。
隱私安全計算對于燧坤智能這樣的企業(yè)來說有哪些重要意義？
曾亥年：我站在一個用戶或者說是合作方的角度，來回答一下這個問題。
我們現(xiàn)在跟翼方健數(shù)其實是非常深的合作，包括了我們在不斷地測試他們的系統(tǒng)平臺，去看他們整個平臺能夠?qū)崿F(xiàn)的功能或者未來可以實現(xiàn)的功能。我們希望能夠跟翼方健數(shù)能在整個人工智能加藥物研發(fā)領(lǐng)域當(dāng)中，為我們的數(shù)據(jù)方和模型方提供更有價值的隱私安全計算的平臺。
在合作過程中，我們向翼方健數(shù)詳細(xì)介紹了整個業(yè)務(wù)流程，一起探索了哪些方面可以做優(yōu)化。只有把這個業(yè)務(wù)流程跑通，才能實現(xiàn)應(yīng)用場景下的巨大價值。我們可以跟外部更多的數(shù)據(jù)方（包括生物醫(yī)藥企業(yè)，甚至是醫(yī)院、多組學(xué)數(shù)據(jù)公司）一起合作，為行業(yè)創(chuàng)造巨大的價值。因為模型可以變得更好，模型又能夠反過來為大家提供更好的成果，帶動更多有價值的數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，整個生態(tài)圈的協(xié)作就能夠蓬勃發(fā)展起來了。
對于燧坤智能這樣的企業(yè)來說，隱私安全計算讓我們能夠給客戶提供更多的選項，這是非常重要的。如果把視野擴大一些，隱私安全計算對于整個AI+創(chuàng)新，甚至是對于整個創(chuàng)新生物醫(yī)藥的大生態(tài)系統(tǒng)來說都具有革命性意義。
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