文丨《中國科學(xué)報》記者 趙廣立
李姝（化名）怎么也沒想到，剛六十出頭的父親，有一天突然“不認(rèn)識”自己了。
她的父親罹患了阿爾茨海默?。ˋD），是最常見的“老年癡呆”之一。這是一種病程超長、幾乎無法治愈的疾病。它不光會慢慢奪走患者幾乎所有的記憶，還會讓患者逐漸喪失語言、方向感和正常的情感，直至完全喪失生活自理能力。
一想到父親會一點(diǎn)點(diǎn)從她生活中消失，李姝就心如刀絞。
“在中國，有超過1000萬個家庭因阿爾茨海默病而改變?！痹诮盏囊淮卧L談活動中，復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院（以下簡稱華山醫(yī)院）神經(jīng)內(nèi)科教授郁金泰告訴《中國科學(xué)報》，盡管發(fā)病率呈上升趨勢，但阿爾茨海默病其實(shí)是可防可控甚至可治的，“關(guān)鍵在于如何早期發(fā)現(xiàn)它”。
%20%20腦脊液蛋白對阿爾茨海默病診斷的準(zhǔn)確度及外部隊(duì)列驗(yàn)證和尸檢病理驗(yàn)證。
最近，他們正在挖掘從血液中檢測這些生物標(biāo)志物的潛力。這意味著，未來可能只需抽個血、化驗(yàn)一下，就能提前預(yù)知阿爾茨海默病患病風(fēng)險。
這不是科幻，而是最新發(fā)表在《自然-人類行為》《自然-衰老》等系列頂刊上、實(shí)打?qū)嵉难芯砍晒?。如果硬說有什么“科幻”元素，那就是團(tuán)隊(duì)依靠“AI算力+臨床數(shù)據(jù)”所建立的研究范式。
這正是當(dāng)前科技領(lǐng)域最“時髦”研究范式——AI for Science（AI4S）。當(dāng)前，人工智能（AI）正通過數(shù)據(jù)和算力驅(qū)動，深刻改變著科學(xué)研究范式。生命醫(yī)學(xué)這個“數(shù)據(jù)密集型”領(lǐng)域，已經(jīng)立于AI4S的潮頭。
靠AI算力“兜底”
他們的臨床研究開啟“狂飆”模式
在位于上海浦東新區(qū)的復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院，《中國科學(xué)報》記者見到了郁金泰的合作伙伴程煒。
郁金泰（前排左二）團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院教授馮建峰（前排左三，程煒導(dǎo)師）團(tuán)隊(duì)合影，前排右二為程煒。
在使用AI算力上，程煒是行家里手。自兩年多前復(fù)旦大學(xué)與阿里云等聯(lián)合打造的云上科研智算平臺CFFF（Computing for the Future at Fudan）上線后，程煒更是如魚得水。
“傳統(tǒng)的臨床研究手段是從‘假設(shè)驅(qū)動’出發(fā)再驗(yàn)證，非常依賴研究者的經(jīng)驗(yàn)或直覺，甚至要憑運(yùn)氣‘押中’某個候選基因或蛋白受體，能處理的數(shù)據(jù)少、耗時長且效率低下?！背虩樥f，在有了AI算力做保障后，研究人員可以用“數(shù)據(jù)+算法”雙輪驅(qū)動的模式去探索，“可以用更少的時間處理更多的數(shù)據(jù)”。
據(jù)了解，CFFF云上科研智算平臺由“切問一號”和“近思一號”組成，是目前全國高校最大的異構(gòu)智算平臺。作為校級平臺資源，CFFF集GPU算力、CPU算力、分級冷熱存儲、大數(shù)據(jù)處理平臺等于一身，在阿里云大規(guī)模異構(gòu)算力融合調(diào)度技術(shù)、分級存儲技術(shù)、AI與大數(shù)據(jù)一體化技術(shù)支撐下，可支持千卡千億參數(shù)大模型研發(fā)、萬核高性能計(jì)算、大規(guī)模數(shù)據(jù)加工等作業(yè)。
其中，阿里云烏蘭察布數(shù)據(jù)中心以公共云模式為全國科研機(jī)構(gòu)的多個項(xiàng)目提供超千卡并行智能計(jì)算，支持千億參數(shù)的大模型訓(xùn)練。千卡并行的有效算力達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先的92%，可拓展性達(dá)到萬卡，萬卡并行有效算力也可達(dá)90%。
如果說郁金泰和程煒們是善用臨床數(shù)據(jù)這些“食材”、用算法這本“菜譜”烹飪出一桌好菜的“大廚”，那么AI算力基礎(chǔ)設(shè)施就是“鍋和灶”。今年以來，阿里云將“云和AI協(xié)同發(fā)展”作為基礎(chǔ)發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)施以AI為中心的全棧AI基礎(chǔ)設(shè)施能力升級。得益于此，CFFF平臺的面貌也煥然一新。
郁金泰團(tuán)隊(duì)和程煒團(tuán)隊(duì)分工明確，郁金泰團(tuán)隊(duì)主要聚焦臨床科學(xué)問題，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集和整理，指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)制定與調(diào)整研究方案，并從臨床的角度解讀結(jié)果；程煒團(tuán)隊(duì)則專注于算法開發(fā)和模型訓(xùn)練，利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，構(gòu)建并優(yōu)化了多個數(shù)據(jù)解析模型。
近年來，兩股力量珠聯(lián)璧合，臨床研究進(jìn)入“狂飆”模式。
2024年，他們通過深入分析53026名個體血漿蛋白組數(shù)據(jù)，跨越10多年的中位隨訪期，建立了足夠全面的血漿蛋白組圖譜，篩查發(fā)現(xiàn)超過650種蛋白與至少50種疾病存在聯(lián)系，超過1000種蛋白表現(xiàn)出性別和年齡的異質(zhì)性。這項(xiàng)成果發(fā)表于《細(xì)胞》雜志，堪稱團(tuán)隊(duì)數(shù)據(jù)挖掘的集大成之作。
在預(yù)防癡呆方面，他們聯(lián)手浙江大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院袁長征團(tuán)隊(duì)給出了“怎么吃”的健康方案。在7月2日發(fā)表于《自然-人類行為》雜志的論文中，團(tuán)隊(duì)用機(jī)器學(xué)習(xí)方法對4個國際縱向隊(duì)列的22萬名參與者（其中有近3000新發(fā)癡呆/癡呆相關(guān)死亡病例）的膳食數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，首次提出包括綠色蔬菜、漿果、柑橘類水果、禽肉、蛋類、馬鈴薯、橄欖油等在內(nèi)的8類核心食物構(gòu)成的癡呆預(yù)防“MODERN膳食方案”，并通過進(jìn)一步考察確定了該膳食方案對精神行為障礙的預(yù)防效果。
在“怎么治”的問題上，他們在前期發(fā)現(xiàn)的帕金森病潛在候選靶點(diǎn)基礎(chǔ)上，與復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)轉(zhuǎn)化研究院教授袁鵬團(tuán)隊(duì)、中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所研究員劉聰團(tuán)隊(duì)合作，借助AI手段和大模型技術(shù)，首次發(fā)現(xiàn)了PD全新治療靶點(diǎn)FAM171A2，并通過對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測，找到了潛在的小分子藥物，有望在疾病早期對PD進(jìn)行干預(yù)，延緩疾病進(jìn)展。
治療帕金森病靶點(diǎn)篩選研究路徑。受訪者供圖
程煒告訴記者，隨著大模型的加速發(fā)展，現(xiàn)在的AI算力在支撐模型訓(xùn)練、推理以及數(shù)據(jù)挖掘分析等方面的表現(xiàn)越來越強(qiáng)，同時基于云平臺的AI基礎(chǔ)設(shè)施，能提供足夠強(qiáng)大和有充分彈性的AI算力。在這樣的算力支持下，他們的算法、模型能夠很快跑通驗(yàn)證。
“比起以前，現(xiàn)在做臨床大樣本數(shù)據(jù)可以說是‘為所欲為’?！背虩樥f，這種科研范式一旦建立起來，許多臨床科研問題都可以遷移應(yīng)用。
AI4S不再籠統(tǒng)
它可以是一把鑰匙、一味良藥
而現(xiàn)在，他們在使用這些“科學(xué)重器”時，用上了AI這個更厲害的工具。當(dāng)云上的澎湃算力被用于守護(hù)每一個家庭的人間煙火，AI4S不再是一個籠統(tǒng)的概念，而是攻克阿爾茨海默病、帕金森病等頑疾的一味良藥，是看得見、摸得著的希望。
采訪中，記者看到身為“80后”的郁金泰已是頭發(fā)花白，于是問他，科研節(jié)奏是不是太緊張了，為什么還要堅(jiān)持去病房見病人或家屬。
“我希望能在看著患者家屬眼睛的時候告訴他們，這個病，不是沒有任何辦法的?！庇艚鹛┱f，有了“趁手”的科研范式，他希望盡快找到辦法幫助患者，“起碼能延緩病情或控制住，不再惡化”。
“以前的科研就像大海撈針、慢慢釣魚，需要花費(fèi)大量時間?！庇艚鹛┍硎?，而現(xiàn)在人工智能技術(shù)就像一張大網(wǎng)，能夠在海量數(shù)據(jù)中快速精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵指標(biāo)和潛在治療方案，極大地提升了研究能力和效率。因此，他希望通過這套科研范式，團(tuán)隊(duì)解決臨床問題的效率再快一點(diǎn)，“最好算力不用排隊(duì)”，設(shè)計(jì)好研究方案就把數(shù)據(jù)跑出來。
好消息是，前不久，阿里云AI基礎(chǔ)設(shè)施已支撐CFFF平臺全面升級，可提供文理醫(yī)工各學(xué)科47個特色學(xué)科模型和4萬余個科學(xué)數(shù)據(jù)集的開放使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，CFFF平臺上線2年來，覆蓋了生命科學(xué)、材料科學(xué)等多元領(lǐng)域，已推動百余項(xiàng)科研成果落地。
“AD、PD等神經(jīng)退行性疾病看起來‘不要命’，甚至很多人還覺得是‘人上了歲數(shù)后老糊涂了’的正常現(xiàn)象，所以這個領(lǐng)域的臨床研究需要加速、再加速?！庇艚鹛┱f。
郁金泰團(tuán)隊(duì)的“加速”也讓李殊等患者家屬看到了曙光。
“我們還是希望新的診斷技術(shù)和治療技術(shù)快點(diǎn)突破呀！”他們在聽到了相關(guān)進(jìn)展后對記者說，“（看到）現(xiàn)在的人工智能會加快郁教授的研究進(jìn)程，希望教授加速，我們也（愿意）配合。”
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