復(fù)旦大學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域接連取得突破性成果，繼發(fā)現(xiàn)帕金森?。≒D）全新治療靶點(diǎn)之后，阿爾茨海默?。ˋD）早篩早診檢測(cè)試劑也將于今年末上線各大醫(yī)院和體檢中心。據(jù)悉，這些研究均由復(fù)旦大學(xué)與阿里云等聯(lián)合打造的CFFF平臺(tái)提供AI算力支持，從而極大地加快了科研進(jìn)展。
圖說：腦脊液蛋白對(duì)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)證結(jié)
在大數(shù)據(jù)與大知識(shí)融合的時(shí)代，算力成為重要的科研生產(chǎn)力。2023年，中國(guó)高校最大云上科研智算平臺(tái)CFFF上線，該平臺(tái)包含了面向多學(xué)科融合創(chuàng)新的計(jì)算集群“切問1號(hào)”和面向計(jì)算科學(xué)高精尖研究的專用高性能計(jì)算集群的“近思1號(hào)”，借助阿里云全球領(lǐng)先的大規(guī)模異構(gòu)算力融合調(diào)度技術(shù)、分級(jí)存儲(chǔ)技術(shù)、AI與大數(shù)據(jù)一體化技術(shù)，連成了一臺(tái)真正意義上的“超級(jí)計(jì)算機(jī)”。其中，阿里云烏蘭察布數(shù)據(jù)中心以公共云模式為全國(guó)科研機(jī)構(gòu)的多個(gè)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%。
復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院郁金泰教授團(tuán)隊(duì)正是依托CFFF平臺(tái)接連取得重大突破。實(shí)現(xiàn)提前15年預(yù)測(cè)阿爾茨海默病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn) ，精度超98.7%，成果發(fā)表于Nature；發(fā)現(xiàn)帕金森病全新治療靶點(diǎn)，并利用AI篩選出候選藥物，登上Cell和Nature等國(guó)際頂刊。
據(jù)介紹，阿爾茨海默病和帕金森病是嚴(yán)重威脅人類健康的神經(jīng)退行性疾病。目前，中國(guó)有近1700萬癡呆癥患者，其中阿爾茨海默病占比超60%，而我國(guó)帕金森病患者約占全球一半，預(yù)計(jì)到2040年將超過650萬。
對(duì)于這兩種疾病，早期預(yù)警與精準(zhǔn)干預(yù)是關(guān)鍵。然而，傳統(tǒng)研究手段能處理的數(shù)據(jù)較少，耗時(shí)漫長(zhǎng)且效率有限。在CFFF平臺(tái)建成后，科研人員可以用“數(shù)據(jù)+算法”雙輪驅(qū)動(dòng)替代傳統(tǒng)的“假設(shè)驅(qū)動(dòng)”模式，用更少的時(shí)間處理更多的數(shù)據(jù)。
在阿爾茨海默病領(lǐng)域，郁金泰團(tuán)隊(duì)基于腦脊液蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)測(cè)試了6361余種蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)指標(biāo)會(huì)隨疾病發(fā)展而變化。使用傳統(tǒng)方法篩選蛋白，會(huì)找出數(shù)十種甚至上百種可能的“診斷蛋白”，科研人員逐一驗(yàn)證每一種蛋白質(zhì)的診斷結(jié)果，效率低下。郁金泰團(tuán)隊(duì)利用AI算力，采用創(chuàng)新的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法和獨(dú)特的蛋白質(zhì)組學(xué)分析策略，對(duì)6361種腦脊液蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和建模，篩選出5種最重要的蛋白質(zhì)，將診斷準(zhǔn)確性提高到98.7%。
在帕金森領(lǐng)域，病理性α-突觸核蛋白是帕金森病的關(guān)鍵致病蛋白。過去，研究者根據(jù)現(xiàn)有理論體系，推測(cè)某一蛋白可能在病理性α-突觸核蛋白傳播過程中發(fā)揮重要作用，再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證實(shí)。但人體內(nèi)的基因蛋白數(shù)量極其龐大，采用這一方法意味著忽略了現(xiàn)有理論體系外的諸多可能性。借助AI算力和大模型技術(shù)，郁金泰團(tuán)隊(duì)得以在所有基因中篩選潛在靶點(diǎn)，利用人工智能技術(shù)對(duì)其蛋白結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)，再基于預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)對(duì)小分子化合物進(jìn)行虛擬篩選，從而在5年內(nèi)就完成了原本需要幾十年甚至更長(zhǎng)時(shí)間才能完成的工作。
郁金泰表示： “以前的科研就像在大海撈針、慢慢釣魚，需要花費(fèi)大量時(shí)間；而現(xiàn)在，人工智能就像一張大網(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?！?/p>
PG電子網(wǎng)站在復(fù)旦大學(xué)，阿爾茨海默病和帕金森病的研究是一個(gè)跨學(xué)科跨平臺(tái)的項(xiàng)目，除了華山醫(yī)院，復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院、腦轉(zhuǎn)化研究院、中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所生物與化學(xué)交叉研究中心等也參與了研究。
圖說：復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院郁金泰教授團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院馮建峰教授團(tuán)隊(duì)合影
據(jù)了解，每個(gè)研究團(tuán)隊(duì)都在CFFF平臺(tái)上開設(shè)了賬號(hào)，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人可以設(shè)置不同的子賬號(hào)分配給各組研究員使用。相比CFFF平臺(tái)建成之前，各團(tuán)隊(duì)需自行購(gòu)買服務(wù)器排隊(duì)使用，CFFF提供了更充足的算力，可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)同時(shí)計(jì)算。同時(shí)，一個(gè)賬號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)域，數(shù)據(jù)都在一個(gè)賬號(hào)域內(nèi)，CFFF提供了更安全的計(jì)算環(huán)境。
復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院研究員程煒表示：“CFFF出現(xiàn)前，我們處理100個(gè)人的影像需要排隊(duì)，在一臺(tái)小服務(wù)器上要跑幾天，現(xiàn)在都是直接處理幾萬人的影像，幾天就跑完了，放在以前幾年都跑不完?！?/p>
據(jù)統(tǒng)計(jì)，CFFF平臺(tái)上線年來，覆蓋了生命PG電子網(wǎng)站科學(xué)、材料科學(xué)等多元領(lǐng)域，推動(dòng)百余項(xiàng)科研成果落地。
目前，阿里云AI基礎(chǔ)設(shè)施已支撐CFFF平臺(tái)全面升級(jí)，提供文理醫(yī)工各學(xué)科47個(gè)特色學(xué)科模型和4萬余個(gè)科學(xué)數(shù)據(jù)集開放使用，支持發(fā)表了多篇CNS級(jí)別的高水平論文。根據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司（IDC）最新發(fā)布的報(bào)告《中國(guó)智算基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)市場(chǎng)（2024下半年）跟蹤》——阿里云在2024年中國(guó)AI基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)獲得23%的市場(chǎng)份額，位列中國(guó)市場(chǎng)第一，超過第二名和第三名總和。
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復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院郁金泰教授團(tuán)隊(duì)正是依托CFFF平臺(tái)接連取得重大突破。實(shí)現(xiàn)提前15年預(yù)測(cè)阿爾茨海默病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn) ，精度超98.7%，成果發(fā)表于Nature；發(fā)現(xiàn)帕金森病全新治療靶點(diǎn)，并利用AI篩選出候選藥物，登上Cell和Nature等國(guó)際頂刊。
