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生命科学领域融入人工智能有利于发展大健康-科技频道-金鱼财经网

[2021-02-25 19:37:01] 来源: 编辑:wangjia 点击量:
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导读: 本报记者 张孔娟 陈云雷2017年7月15日,“政新”世界前沿科学论坛暨“全球杰出科学家之家——政新公馆科学家小镇”新闻发布会在深圳举行。来自美国约翰霍普金斯大学、美国前沿科学研究院、中国科学院理化

本报记者 张孔娟 陈云

2017年7月15日,“政新”世界前沿科学论坛暨“全球杰出科学家之家——政新公馆科学家小镇”新闻发布会在深圳举行。来自美国约翰霍普金斯大学、美国前沿科学研究院、中国科学院理化技术研究所、中国科学院生物物理研究所、中国科学院沈阳自动化研究所、中国人民解放军总医院、深圳华大基因研究院、北京大学深圳医院等医疗科研机构的顶尖科学家,出席了新闻发布会,就“生命科学”“软体机器人”等前沿科学话题展开研讨。

发布会上,中美两国科学家在前沿生命科学领域达成共识,联合规划研发可以延长人类寿命和提高健康水平的前沿生命科学医疗技术,向挑战“人类500岁寿命”的目标进发。为让这些技术更快实现产业化,科学团队围绕参与美国国家科学基金(NSF)“染色体基因医疗生命科学”和能进入人体血管和细胞进行精准医疗的“软体机器人”等相关课题展开积极探讨研究,且中美两国共建联合科研团队达成重要合作,并正式启动“政新公馆科学家小镇”项目。

“人”是促进社会发展的核心

党的十八大指出,加快确立人才优先发展战略布局,充分开发利用国内国际人才资源,推进我国由人才大国迈向人才强国。这是党中央站在全局高度做出的战略部署,具有重大深远的意义。习总书记提出“中国梦”,要实现中华民族伟大复兴,即实现国家富强、民族振兴、人民幸福,实现途径是走中国特色的社会主义道路、坚持中国特色社会主义理论体系、弘扬民族精神、凝聚中国力量,实施手段是政治、经济、文化、社会、生态文明五位一体建设。实现“中国梦”其中的一大前提是大力发展科学技术,科学技术是第一生产力,人是生产力中最具决定性的因素。科技进步是经济发展的决定性因素,科技创新是社会生产力解放和发展的重要基础和标志,它决定经济发展的进程,而科技创新中“人才是第一资源”已经成为客观现实。尤其是我们国家,经济社会发展面临着技术、资源、环境的制约,特别是技术的制约,而要实现技术的突破或者说跨越,没有人才不可想象。

随着我国高等教育事业迅猛持续发展,高等教育毛入学率提高到30%,主要劳动人口中受过高等教育的比例已经达到12.5%。中国科学院对涉及生物与生化、计算机、物理、农业、数学、化学六大领域1907名全球顶尖科技创新人才进行筛选分析,发现全球顶尖科技创新人才当前任职比例最高的前10个国家中,我国在物理、数学和计算机领域具有领先优势,物理、数学位居第9,计算机位居第8。从一定程度上说,我们迈向人才强国已经有了比较好的基础。

同时,我们也需要清醒地看到,我国人才队伍的规模、结构和素质等,与经济社会发展需要相比,还有很多不适应的地方,特别是高层次创新型人才匮乏,人才创新创业能力不强,人才结构和布局不尽合理,人才发展体制机制障碍尚未消除,人才资源开发投入不足。此外,许多发达国家通过改革移民政策,加大人才吸引或留置力度,一些发展中国家也不甘示弱,纷纷加入全球人才竞争行列。我国流失的顶尖人才数量居世界首位,其中科学和工程领域滞留率平均达87%。近些年来,在“千人计划”的引领下,有近百万留学生回流,其中高层次人才两万多,可以说势头很好。但要保持这一势头,必须以更加灵活的政策和机制积极参与国际人才竞争。

政新公馆以海外爱国华人领袖张政权、张曼新名字组成并共同创立,通过设立全球杰出科学家大奖——“政新奖”,奖励全球入选“政新公馆千人院士科学家库”的各国杰出科学家,资助杰出科学家入驻美国政新公馆集团位于中、美、欧之间的世界顶尖科学家和领军企业合作的俱乐部,共享各国前沿科技研发、成果转化。

政新公馆的架构,既是科学家的集聚平台,同时也是科学家的引进平台,更是留住我国高端科技人才的成长沃土。通过搭建科技创新与研发成果转化的桥梁,在我国发扬“知识和科技”的作用,促进科技进步与人类生活质量双向提高。政新公馆的成立,从根本上发掘了“人”的因素,注重培养和使用“人”的创新能力,加强“人才”与社会之间的相互影响,充分发挥21世纪“人才”对于我国乃至世界前沿科技发展的作用,让人类尤其是老人以及疾病患者享受科技进步带来的健康福音。

生命科学中的人工智能应用

随着生命科学和生物技术的持续创新与重大突破,世界正在酝酿着新的产业革命。近年来,生物产业以势不可挡的势头迅猛发展。有分析人士认为,未来六大领域最有可能成为下一个阿里巴巴,其中之一就是大健康产业。作为具有巨大市场潜力的新兴产业,大健康产业包括医疗产品、保健用品、营养食品、医疗器械、保健器具等多个与人类健康紧密相关的生产和服务领域。众多数据表明,该产业的发展远远不能满足需求。因此,市场空间巨大。

和生命科学研究一样,人工智能也成为市场的新宠。随着谷歌人工智能围棋程序“Al phaGo”战胜围棋世界冠军李世石,全球人工智能热潮迅速兴起。人工智能已成为全球科技巨头新的战略发展方向,人才、资本迅速聚拢,中国著名科技企业百度不久前也发布了“al l-in AI”战略。

人工智能技术近年来得到快速发展,特别在感知智能上更是有诸多突破。随着神经网络和深度学习技术的发展,感知智能或将迎来新的技术突破。谷歌、Face? book、IBM、亚马逊、百度等公司争相开源人工智能,谋求“开放”的大生态,全面发展人工智能技术。而在人工智能应用层面,苹果、谷歌、微软、IBM、百度、阿里、腾讯等也纷纷试水与场景融合。在试水人工智能的过程中,国内金融行业也逐步开始应用人工智能技术,预计更为广泛的应用时代即将到来。

发布会上,来自全球杰出的科学家纷纷发表了他们在生命科学领域的最新研究成果和对于未来前沿科技发展的认识。其中医疗的科技进步和医疗领域与人工智能结合发展既促进了生命科学领域的创新,也实现了人工智能的实际应用。

第一,美国约翰霍普金斯大学Pr of. Gr egor y S.Chirekj ian的主题演讲——《前沿机器人》。前沿机器人是人工智能的范畴,前沿机器人研究关注的是智能机器人,智能作为新一代生产和服务工具,在制造领域和非制造领域具有更广泛、更重要的位置,如核工业、水下、空间、农业、工程机械(地上和地下)、建筑、医用、救灾、排险、军事、服务、娱乐等方面,可代替人完成各种工作。同时,智能机器人作为自动化、信息化的装置与设备,完全可以进入网络世界,发挥更多、更大的作用,这对人类开辟新的产业,提高生产水平与生活水平具有十分现实的意义。

医疗领域一直都希望通过人工智能的发展来提高医疗技术,使得行业发展更上一层楼。因为现代医学治疗过程中对于手术、对于人体内部系统治疗需要全方位的感知和精密性更高的治疗手段来治愈以往无法或者难度很高的疾病,随着生命科学探索的深入和人工智能在医疗领域的发展,人工智能运用越来越多。据统计,目前在新药研发、辅助疾病诊断、辅助治疗、健康管理、医学影像、临床决策支持、医院管理、便携设备、康复医疗和生物医学研究等十大领域,都有人工智能的实操案例。例如,生机电一体化是近年来快速发展的前沿科学技术,将该技术应用于机器人上,通过对神经信息的测量、处理与人机信息通道的建立,将神经生物信号传递给机器人,从而使机器人能够执行人的命令。正因为这种原理,假肢也能够“听懂”人的指示从而成为身体的一部分,这也可以让更多失去肢体的患者或者是无法正常行动的老人获得动力支持。

第二,美国前沿科学研究院院长方丹群的主题演讲——《心脏量子谱诊断技术》。方丹群介绍说,心血管疾病是人类死亡的头等杀手,美国每年有100万人死于心脏病,而中国每年有300万人,冠心病占心脏病的70%-80%。100年前发明的心电图是心率失常的金指标,但是心电图对于某些心脏疾病如冠心病是不灵敏的,在检测心肌缺血方面,灵敏度和特异性都很低,也不能进行早期诊断或提供关于潜在心脏致命问题的险情讯息。

方丹群团队通过30余年从事人类电信息的研究,建立了心脏动力学模型。方丹群认为,该检测系统非常适合整个人群的普查监测,可以弥补影像仪器的不足,填补当前心电图和心导管冠脉造影之间的空白市场。

第三,中国科学院盛磊博士演讲的主题为《基于液态金属的柔性机器》。经典科幻电影《终结者2》里的“T-1000”液态金属机器人的变形能力至今令人印象深刻。近日,中国科学院理化技术研究所和清华大学医学院联合研究小组在世界上率先发现,液态金属可在“吞食”少量物质后以可变形长时间高速运动,实现无需外部电力的自主运动,从而为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属机器人奠定了理论和技术基础。

盛磊认为,对液态金属的研究将会促进柔性机器人的研发,这个项目如果达成,对于一些特殊领域、医疗领域、国家安全领域等多个方面产生积极影响。其中最有利于市场的是医疗领域,据了解,清华大学的研究者曾于2014年4月在ar Xiv上发表了一项研究,他们采用一种在体温时呈液态的Gal nSn合金(67%的镓、20.5%的铟和12.5%的硒)连接牛蛙离断的坐骨神经。研究者测量了神经被离断前以及用液态金属连接后的电信号,结果显示,液态金属所发挥的电连接作用“接近于未离断的神经”。这有可能成为治疗各种类似状况的一种新方法。

第四,中国科学院王文学博士发表主题为《微纳操作机器人及其生物医学应用》的演讲。纳米生物机器人与生物医学的结合可以解决传统医学无法解决的问题,因而被关注。将微纳米生物机器人作为药物载体用于药物靶向递送技术,是机器人学、动力学、纳米科学、生物学和医学等多学科的交叉产物,对于治疗癌症、心血管疾病等具有特别的临床意义。但当前国内外的微纳米生物机器人及药物靶向治疗的整体发展水平仍处于基础研究阶段,还存在许多不足。

王文学表示,未来微纳机器人发展应用成熟后,可以使用分子机器人进行全身健康检查,疏通脑血管中的血栓,清除心脏动脉脂肪沉积物,吞噬病菌,杀死癌细胞,监视体内病变等。这必然给现代医学的诊断和治疗带来一场深刻革命。

第五,深圳市第二人民医院黄卫人博士演讲的主题为《基因编辑技术在肿瘤研究与治疗的应用》。据黄卫人介绍,每个人身上都有肿瘤基因,人体细胞内有原癌基因和抑癌基因,当这两种基因因为一些条件变异后,会产生癌症。肿瘤是癌症的表现形式之一。从本质上来讲,癌症是一种基因病,其发生、发展与复发均与基因的变异、缺失、畸形相关。致癌基因细胞的生长调控机制紊乱是肿瘤发生的主要原因,即在致癌因素的作用下原癌基因发生突变,导致细胞生长和增殖信号通路异常活化,引起分化不成熟的细胞异常增生,抑制细胞凋亡和成熟,导致肿瘤的发生。基因编辑技术能够让人类对目标基因进行“编辑”,实现对特定DNA片段的敲除、加入等。

第六,深圳华大基因研究院院长蔡志明发表主题为《未来医院及产业园区》的演讲。精准医学是应用现代遗传技术、分子影像技术、生物信息技术,结合患者生活环境和临床数据,实现精准的疾病分类及诊断,制定具有个性化的疾病预防和治疗方案。蔡志明介绍说,吉华医院将打造成一个“未来医院”,目前是工业4.0时代,未来医疗新范式将发展到5.0模式。未来医院的核心是智能化。未来的医院将会有很发达的网络分配体系,建立不同的机构解决专业化的问题,让就医变得更有效率,医疗分支不再是内科外科等,而是根据心脏病、肿瘤、心脑血管等专门的疾病成立专门的医疗部门。精准医疗更像是“量体裁衣”,依靠基因组学、多组学、医疗影像、高性能计算、云计算、人工智能等新兴技术进行精准医疗,可以实现定制医疗服务。

蔡志明表示,建立一所未来医院需要世界范围内前沿医疗领域和人工智能领域的最新成果和专业人才的支持。希望能够引进更多的专利、科技、人才成立专门的疾病治疗部门,在医疗技术的开拓研发上以及实际的临床治疗上取得新的突破。

世界前沿科学论坛成果

科学家小镇汇集的不仅仅是前沿科学领域的科学家,还有市场上的领军企业。现在最前沿的科学研究集中在“生命科学”和“人工智能”,如果科技成果可以成功转化为物质成果,现代医学的发展将迈上一个新台阶,人类的寿命、机体的免疫力和人类的健康程度都将有一定的提升,人类对全方位医疗、高效的疾病治愈率和更高品质医疗服务的梦想,也将有望实现。

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