闫凯境:数智中药是现代中药发展的新质生产力

2024年05月23日 16:23:29 科学与大健康

什么是数智中药?“数智中药是以人工智能颠覆性科学技术为突破,创新性的配置包含中医药海量数据的新型生产要素,结合云计算、大模型、新型技术手段,通过中药产品的组方配伍数智化、物质基础数智化、量时毒效数智化、生产质控数智化、临床应用数智化、消费认知数智化,引领现代中药达到用药精准、生产精智、疗效精确的新高度,从而打造“数智中药”研发新范式,实现中药全产业链、全生命周期的跨跃性转型升级。”5月9日上午,于天津举办的“数智赋能大健康产业新质生产力暨第四届中医药国际发展大会”上,现代中药创制全国重点实验室常务副主任、天士力医药集团董事长闫凯境在主题报告时如是诠释。他表示,天士力于今年年初正式提出了“数智中药”概念。

5月9日上午,现代中药创制全国重点实验室常务副主任、天士力医药集团董事长闫凯境于天津举办的“数智赋能大健康产业新质生产力暨第四届中医药国际发展大会”上作《数智中药——现代中药创新发展的新范式》主题报告。士力 梓涵 / 摄影

企业需要把握科技创新新周期机制,催生新质生产力,带动产业换新。“数智中药”相关文章《数智中药:现代中药数智化升级与创新发展》作为首刊封面文章已在《中草药》杂志上发表。

“随着现代科学与信息技术的飞速发展,数智中药不仅是一场技术革新,更是现代中药发展的新质生产力。”闫凯境说。对此,他从以下几方面展开阐述——

数智中药的意义与演变历程

近年来,党中央、国务院高度重视中医药发展,随着健康中国战略的开展与推进,将传承、创新、发展中医药定位为新时代中国特色社会主义事业的重要内容。《“十四五”中医药发展规划》也指出:“为有效应对多种健康挑战、更好满足人民群众健康需求,迫切需要加快推进中医药事业创新发展,更好发挥其在健康中国建设中的独特优势”。因此,数智中药是振兴中医药发展、建设健康中国的必经之路;是推动中医药传承、创新和发展的必然趋势;也是中药高质量发展的新质生产力;更是中医药走向世界的必然要求。

“与传统中药相比,现代中药在国家标准化管理委员会和国家中医药局的领导下,已建设了一批国家标准,围绕着药材种植、制剂生产、药理药效研究及临床应用等方面,基本实现了跨学科、多层次的知识融合。”闫凯境坦陈,但因中药面临着原料质量波动大、物质组成复杂、毒副作用认识不足、作用机制不清等问题,现代中药产业的发展依旧存在某些瓶颈。相对于化学药,中药缺乏符合中医药特色的临床证据与科学验证,一定程度上制约了临床应用与推广。

他表示,随着大数据、云计算等为代表的人工智能技术的飞速发展,“数智化”已成为推动中医药行业发展的新动力。数智中药以患者需求为导向,根据患者临床症状、体征和病情演变进展过程,在中医药理论的指导下,依托中医药数智大模型工具,以数据+机理(AI for Science)融合突破传统中药一人一方的经验模式,实现精准获益的数智中药设计模式。“因此,以“六化三精”为核心内涵的数智中药,已成为天士力现代中药走向未来的明确方向。

数智中药的科学范式与关键路径是怎样的?“在当前的信息化时代,大数据、人工智能技术的飞速发展为数智中药带来了前所未有的机遇和挑战。”闫凯境说。

他介绍,2023年3月,科技部同国家自然科学基金委启动“人工智能驱动的科学研究”(Al for Science)专项部署工作。Al for Science作为科研第五范式,是将前四种范式的经验、理论和特点有机结合,基于AI和计算科学对科学研究进行更全面的认知。在此基础上衍生的AI for TCM成为了数智中药研究的新范式,AI for TCM将基于海量、多维、高质量的大数据和透彻、系统、全面的机理研究,实现科技与传统中医药的深度融合,推动中药全产业链上下游集成式创新发展。

“在数智中药的发展过程中,逐步形成了3条关键路径。”闫凯境诠释:一是以多维度多模态数智中药研发技术深刻解析药物与疾病特征的路径;二是以智能制造技术保障中药产品质量精准控制、高效、绿色、可持续发展的路径;三是以智慧中医大脑高效赋能数智中药个体化精准服务的路径。目前,天士力基于这3条关键路径在中药研发、制造等领域不断进行创新性自我重塑和持续沉淀。全力打造了“星斗云”中医药特色数智平台,在中药、疾病机制解析和指导中药新品种开发中发挥了重要作用;创建了“以质量数字化为核心的中药智能制造技术体系”,科技成果经鉴定达到国际领先水平,并荣获2022年天津市科学技术进步特等奖。

“然而,数智中药的发展并非一路坦途,而是在中药大数据整合、算法研发、算力集成及如何与新药研发路径衔接等方面,面临众多亟待解决的挑战与问题。”闫凯境直言例数了数智中药发展中面临的诸多问题。如中药领域的数据多样复杂、数据质量参差,缺乏统一标准、患者和用户的隐私信息的保护措施尚不完善。同时,中药数智化需要大量的计算资源支持,中药工业数据也需要采用先进的处理技术来提高数据处理的效率。此外,目前还缺乏符合中医药特点的算法工具,中药工业多模态/跨模态数据利用率较低,尚无指导产业升级的中药制造知识和理论,数智中药和新药研发的衔接也存在算法不透明、质量控制标准化不完善等问题。

他强调,为了保障数智中药的发展,需加强对中药数据的标准化和规范化,建立中药数据共享平台,提高数据质量控制的同时保障数据安全。需对算法进行持续研发和优化,提高算法的准确性和有效性;需整合资源与增强算力,建设高性能计算中心、数据中心等基础设施,实现数据的集中管理和分析,为数智中药的发展提供支撑。此外,还需结合大数据、算法和多维证据,明确数智中药和新药研发之间的衔接路径,推动药物创新相关标准体系建设,对接行政管理法规要求,优化评审政策。

数智中药的应用场景与行业价值

“数智中药研发的关键内容是‘说理’和‘寻药’,需要融汇传统中医药理论与现代医学、系统生物学等多种学科,是一个复杂的系统工程。近年来,天士力利用AI赋能中药‘说理、寻药’,即通过‘从方到病、从病到方’两大路径,打造‘数智中药’研发新范式。”闫凯境表示。

他举例佐证——

“从方到病”:天士力在多年的研发实践中,积累了海量的中医药数据,自主研发创建了“星斗云”系统,可以基于已有的方剂、已上市的产品,运用知识图谱等技术,针对“方”形成了“药效组分”-“作用靶点”–“基因网络”的中药数字化解析方法。

“最近几年,天士力发表了关于复方丹参滴丸、芪参益气滴丸等多篇高质量文章,系统地阐释了复方丹参滴丸的科学内涵。同时对已上市产品的方剂进行深度挖掘,对新的适应症重新定位,包括复方丹参滴丸对于冠心病、糖尿病视网膜病变、急性高原反应适应症,部分的放化疗导致的心肌功能损伤,双心病(冠心病合并抑郁焦虑)等的重新定位,都可以用AI技术进行重新挖掘,既阐释药物科学内涵,又对药物重新定位进行再分析,精准实现‘异病同治’。”闫凯境说。

“从病到方”:目前,天士力正在与华为共建“数智本草”大模型,这是对已有“星斗云”系统的升级迭代,助力了中药创新研发。

“我们前期已经积累了丰富的中医药理论知识,再将天士力积累的中医药研发数据、生产数据、市场数据,与华为云大数据结合后,使我们在‘星斗云’的基础上,能够更容易地实现‘六化三精’。”闫凯境表示,一方面,基于华为的语言大模型为解析中医药提供了更好的工具;另一方面,基于华为的盘古分子大模型,能够帮助我们将多年积累的将近350万个的天然药物分子的数据,形成专属的天然药物模型,并为打造复方药物模型提供了一种可能。这是与华为共建大模型在药物研发方面的最大助力,为实现“数智中药”的发展蓝图提供了很好的方法与路径。进一步结合病证基因网络的分析,重新进行中医药组方,真正打造“从病到方”,持续赋能中药精准高效研发。

数智中药促使中药回归安全、有效、质量可控的药物本质

闫凯境阐释,随着数智中药的发展,基于精准、透彻的中药物质基础解析,将促使中药回归安全、有效、质量可控的药物本质。数智中药将突破传统中药毒副作用模糊不清、药材质控经验化(人工筛选、以形定质)、生产质控凭借形、性、味判断,无明确标准等局限性,实现毒副作用清晰可知、精准可控;药材质控智能鉴别、全程追溯;并基于物质基础、量效关系、靶点网络、患者需求精准使用药物。以期增强中药行业核心竞争力,重构全产业链各环节,推动中医药传承与创新发展。

同时,数智中药的长足发展将带动中医现代化的进程,促进传统中医与现代科技相结合、加速中医理论现代化及多学科交叉融合、精准且量化早期和预后的中医诊断、指导科学严谨地设计临床试验,合理选择临床替代指标、推动中医服务模式持续优化,以期提升中医药行业的现代化水平,加速数字化转型,实现中西医并重、中西药并用。

数智中药

数智中药

闫凯境表示,随着大数据、云计算等为代表的人工智能技术的飞速发展,“数智化”已成为推动中医药行业发展的新动力。士力 梓涵 / 摄影

数智中药最终精准回归个体化治疗

“数智中药的物质靶点网络结合中医辩证施治网络和人体基因网络,实现‘药—证—病’三网融合;突破传统中药的经验模式,实现数据+机理驱动、精准导向、源头设计、智能制造,最终基于患者基因表达模式和 ‘药—证—病’网络特征,精准回归个体化治疗。”闫凯境说,睿智的目光中充满朝气与自信。

他表示,未来,我们还需为中药产业高质量发展继续努力,期待通过经典理论融合现代科技,构建中药研发新范式,精准高效服务于临床。基于组分配伍,集成工程设计,打造数智中药制造新范式,智能输出中药工业新方案。期望基于大数据、物联网和人工智能等创新技术,推动中药全产业链、全生命周期的飞跃性转型升级,最终实现数智中药。

“鉴于中药是一个复杂体系,其理论复杂、物质基础复杂、治疗的疾病复杂,在国家战略和科技进步的双重驱动下,‘数智化’是必然趋势,这将会深刻改变中药产业的面貌,对于促进中药产业高质量发展、提升创新能力和走向世界极为关键。”闫凯境表示,为进一步实现上述愿景,当前大模型的快速发展也为数智中药带来了新机遇。中药经过千余年发展,已经积累了海量的中医药数据。我们依托现代中药创制全国重点实验室和天士力自主研发的计算分析平台,结合大模型的语义挖掘、预测、关联、交互推理等能力,未来将集成与中医药相关的各类智能模型和工具,建设数智化平台,加速实现“数智中药”。

构建全球首个中药研发多模态大模型“数智本草”

“在张伯礼院士等顶尖中药研发与计算科学专家团队指导下,华为与天士力基于盘古医药语言大模型与分子大模型,构建全球首个中药研发多模态大模型‘数智本草’。”闫凯境透露。

“‘数智本草’大模型1.0版通过智能问答、报告生成以及交互计算三种模式,推进中药复方、药材、成分从筛选、优化到临床等全研发链条的证据挖掘、辅助决策、及效能提升,为数智中药的实现迈出了一大步,助力我国中医药事业与时俱进。”闫凯境信心满满地表示:未来,我们将持续优化迭代数智本草大模型,期望中医药数智化进程能够与化学药、生物药并驾齐驱,真正实现中西医并重,中西药并用,为全面实现“健康中国”、创建和谐社会、推动构建人类卫生健康共同体做出应有贡献。(作者:科学与大健康融媒体中心 梓涵)


责任编辑:张瑶

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