用算法“攻克”新型冠状病毒肺炎

抗击新型肺炎疫情，疫苗和特效药是强有力的手段，分离毒株、药物筛选、新药研发等则需要进行大量的数据分析和科学超算工作。

2月5日，工信部发布倡议书称，鼓励人工智能企业和应用单位、上下游企业联合攻关，在疫情发现、预警、防治等方面积极做出应有贡献。目前包括华为、阿里、百度等多家公司已运用人工智能与云计算产品，加快对疫情药物的筛选工作。

不久前，华中科技大学同济医学院基础医学院、华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院、西安交通大学第一附属医院、中科院北京基因组研究所、华为云联合科研团队宣布，筛选出五种可能对2019新型冠状病毒（2019-nCoV）有效的抗病毒药物。

上述联合科研团队针对2019新型冠状病毒的多个靶标蛋白，对8506种上市或者正在进行临床试验的药物进行超大规模计算机辅助药物筛选工作，并在一周内取得了第一阶段成果。研究发现，有五种药物可能对2019新型冠状病毒有效，分别是Beclabuvir、沙奎那韦（Saquinavir）、比特拉韦（Bictegravir）、洛匹那韦（Lopinavir）、多替拉韦（Dolutegravir）。

华为云EI医疗智能体团队乔楠博士对第一财经记者表示，此次大规模计算机辅助药物筛选在几位教授的指导下，针对数十个靶向蛋白和上百万小分子化合物，通过医疗智能体平台完成了蛋白质同源模建、分子动力学模拟计算和大规模虚拟药物筛选，短时间内完成了上千亿次的计算，让以往耗时数月的计算机辅助药物筛选在数小时内完成。目前，联合科研团队正在对上述五种抗病毒药物进行细胞学验证，并推动药物临床试验。

早前，包括阿里云、腾讯云在内的国内云计算巨头也对外公布了相关技术在疫情上的进展。在云计算与人工智能的相互助力下，新药物的筛选工作正在提速。

2月1日，浙江省疾控中心上线自动化的全基因组检测分析平台，利用阿里达摩院研发的AI算法，可将原来数小时的疑似病例基因分析缩短至半小时，大幅缩短确诊时间，并能精准检测出病毒的变异情况。

据悉，目前新型冠状病毒是基因组序列最长的病毒之一，临床诊断需要将患者样本与该病毒基因序列进行比对才能确定诊断结果。而目前医院普遍采用核酸检测方法只能检测到病毒基因的局部。由于病毒存在变异的可能性，一旦病毒发生变异，就可能出现漏检的情况。

阿里方面对记者表示，此次研发的自动化全基因组检测分析平台属于高通量测序，其前处理和数据分析都是非常费时费力的工作。平台由阿里巴巴达摩院联合杰毅生物共同研发，可以给浙江省疾控在新型冠状病毒疫情防控上提供全自动建库和分布式计算分析能力。杰毅生物开发了全自动高通量测序建库仪，把整体常规人工需要12小时的工作缩短到2个小时。每次测序过程会产生海量的数据，达摩院采用分布式设计的分析算法，病毒检测的整体速度由数小时缩短到半小时；同时，由于采用分布式算法，病毒拼接的速度由30分钟~1小时缩短到15~30分钟。

“本次分析病毒检测和病毒变异部分主要基于开源算法，设计分布式算法以加速分析流程。病毒序列拼接完成后，通过设计BiLSTM+DNN的方式训练模型预测病毒蛋白二级结构。同时，达摩院还在研究基于序列的蛋白质三维结构预测模型以及药物筛选模型。”阿里方面表示，检测变异病毒需要拼接出一个病毒的完整基因组，目前可以百分之百检测到变异病毒。

除了华为与阿里，腾讯云也组建了应急工作小组，为帮助加速疫苗研发和新药筛查，免费开放超算能力。

公开资料显示，目前，腾讯云已向中山大学药学院罗海彬教授团队提供了批量GPU云服务器免费使用权，帮助该团队推进病毒药物的筛选工作；向北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院的黄牛教授实验室提供了大量标准的CPU算力以及对象储存能力，进行基于结构的药物分子设计的离线计算任务。

亿欧公司副总裁高昂对记者表示，AI药物研发中可以帮助靶点发现、筛选化合物，匹配临床试验者等等。“药物主要是已有药品以及靶向的匹配，这块会有一些算法理论上是能支持到的，但实际应用中有没有用到，我们也在找一些专家确认和调研。”