Япония разрабатывает разработки лекарств следующего поколения, медицинскую робототехнику и платформы цифрового здравоохранения

Чтобы обеспечить высококачественную медицинскую помощь своему населению — около 30% из которых старше 65 лет — Япония реализует суверенные инициативы в области искусственного интеллекта, поддерживающие практически все аспекты здравоохранения.

Инструменты искусственного интеллекта, обученные на данных конкретной страны, и локальная вычислительная инфраструктура расширяют возможности японских врачей и исследователей, позволяя им заботиться о пациентах на фоне ожидаемой нехватки почти 500 000 медицинских работников к следующему году.

На конференции освещаются прорывные технологии, внедренные руководителями здравоохранения страны, в том числе в области разработки лекарств с помощью искусственного интеллекта, геномной медицины, медицинской визуализации и робототехники. Саммит NVIDIA по искусственному интеллекту в Япониипройдет в Токио до 13 ноября.

Эти приложения, основанные на вычислительных платформах NVIDIA AI, таких как суперкомпьютер Tokyo-1 NVIDIA DGX, были разработаны с использованием специализированных платформ, таких как NVIDIA БиоНеМо за открытие лекарств, NVIDIA МОНАИ для медицинской визуализации, NVIDIA Парабрикс для геномики и NVIDIA Холоскан для медицинской робототехники.

Открытие лекарств Фабрики искусственного интеллекта углубляют понимание, точность и скорость

NVIDIA поддерживает фармацевтический рынок Японии — один из трех крупнейших в мире — с помощью NVIDIA BioNeMo, комплексной платформы, которая позволяет исследователям, занимающимся разработкой лекарств, разрабатывать и внедрять модели искусственного интеллекта для генерации биологического интеллекта на основе биомолекулярных данных.

BioNeMo включает в себя настраиваемую модульную структуру программирования и NVIDIA НИМ микросервисы для оптимизации вывода ИИ. Новые модели включают в себя АльфаФолд2который предсказывает трехмерную структуру белка на основе его аминокислотной последовательности; ДиффДоккоторый предсказывает трехмерную структуру молекулы, взаимодействующей с белком; и радиовещаниекоторый разрабатывает новые белковые структуры, которые могут связываться с целевой молекулой.

Платформа также включает BioNeMo Blueprints — каталог настраиваемых эталонных рабочих процессов ИИ, который помогает разработчикам масштабировать модели биомолекулярного ИИ для приложений корпоративного уровня.

Микросервис NIM для АльфаФолд2 теперь интегрирует MMSeqs2-GPU, эволюционный инструмент поиска информации, который ускоряет традиционный конвейер AlphaFold2 в 5 раз. Эта интеграция, возглавляемая исследователями из Сеульского национального университета, Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце и NVIDIA, позволяет прогнозировать структуру белка за 8 минут вместо 40 минут.

На AI Summit Japan компания TetraScience, которая разрабатывает собственные научные наборы данных для искусственного интеллекта, объявила о сотрудничестве с NVIDIA в целях индустриализации производства научных сценариев использования искусственного интеллекта для ускорения и улучшения рабочих процессов в цепочке создания стоимости в области медико-биологических наук.

Например, выбор оптимальной клеточной линии для производства биологических методов лечения, таких как вакцины и моноклональные антитела, является важным, но трудоемким шагом. Новый Lead Clone Assistant от TetraScience использует инструменты BioNeMo, в том числе базовую модель NVIDIA VISTA-2D для сегментации клеток и модель Geneformer для анализа экспрессии генов, чтобы сократить выбор ведущих клонов до часов, а не недель.

Базирующаяся в Токио компания Astellas Pharma использует модели биомолекулярного искусственного интеллекта BioNeMo, такие как ESM-1nv, ESM-2nv и DNABERT, для ускорения исследований биологических препаратов. Его модели искусственного интеллекта используются для создания новых молекулярных структур, прогнозирования того, как эти молекулы будут связываться с целевыми белками, и оптимизации их для более эффективного связывания с этими целевыми белками.

Используя платформу BioNeMo, Astellas ускорила генерацию химических молекул более чем в 30 раз. Компания планирует использовать микросервисы BioNeMo NIM для дальнейшего развития своей работы.

Японские фармацевтические компании и исследовательские институты продвигают исследования и разработки лекарств

Astellas, Daiichi-Sankyo и Ono Pharmaceutical — ведущие японские фармацевтические компании, использующие систему Токио-1, NVIDIA DGX Суперкомпьютер искусственного интеллекта, созданный в сотрудничестве с Xeureka, дочерней компанией японского бизнес-конгломерата Mitsui & Co, для создания моделей искусственного интеллекта для открытия лекарств. Xeureka использует Токио-1 для ускорения разработки моделей искусственного интеллекта и молекулярного моделирования.

Ксеурека также использует Графические процессоры NVIDIA H100 с тензорными ядрами изучить применение конфиденциальных вычислений для расширения возможностей фармацевтических компаний сотрудничать в обучении крупных моделей ИИ, одновременно защищая собственные наборы данных.

Для дальнейшей поддержки исследований в области болезней и точной медицины исследователи геномики по всей Японии внедрили NVIDIA Парабрикс пакет программного обеспечения для ускорения вторичного анализа данных ДНК и РНК.

Среди них — Центр генома человека Токийского университета, главное академическое учреждение, работающее над правительственным проектом по изучению всего генома, ориентированным на исследования рака. Эта инициатива поможет исследователям идентифицировать варианты генов, уникальные для населения Японии, и поддержать разработку точных терапевтических средств.

Центр генома также изучает возможность использования Giraffe, инструмента, который теперь доступен через Parabricks v4.4, который позволяет исследователям сопоставлять последовательности генома с пангеномом, эталонным геномом, который представляет различные популяции.

Сканеры и прицелы с искусственным интеллектом дают рентгенологам и хирургам сверхспособности в режиме реального времени

Новаторы японского здравоохранения создают системы с искусственным интеллектом для поддержки рентгенологов и хирургов.

Компания Fujifilm в сотрудничестве с NVIDIA разработала приложение искусственного интеллекта, которое поможет хирургам выполнять операции более эффективно.

Это приложение использует модель искусственного интеллекта, разработанную с использованием систем NVIDIA DGX, для преобразования изображений КТ в 3D-моделирование для поддержки хирургических операций.

Недавно Olympus сотрудничала с NVIDIA и телекоммуникационной компанией. НТТ чтобы продемонстрировать, как эндоскопы, подключенные к облаку, могут эффективно запускать приложения обработки изображений и искусственного интеллекта в режиме реального времени. Эндоскопы представлены NVIDIA Джетсон Орин модули для периферийных вычислений и подключены к облачному серверу с помощью сети IOWN All-Photonics Network коммуникационной платформы NTT, которая внедряет в сети технологию на основе фотоники, обеспечивающую более низкое энергопотребление, большую емкость и меньшую задержку.

NVIDIA также поддерживает роботизированные системы реального времени на базе искусственного интеллекта для радиологии и хирургии в Японии. Голосканплатформа обработки данных датчиков, которая оптимизирует разработку моделей искусственного интеллекта и приложений для получения аналитической информации в режиме реального времени. Holoscan включает каталог эталонных рабочих процессов искусственного интеллекта для таких приложений, как эндоскопия и ультразвуковой анализ.

Нейрохирург из Университета Сёва, медицинской школы с несколькими кампусами по всей Японии, внедрил Холоскан и NVIDIA IGX платформа для промышленного искусственного интеллекта для разработки приложения для хирургической микроскопии, которое снимает видеоматериалы с хирургических эндоскопов и преобразует их в 3D-изображения в реальном времени с использованием искусственного интеллекта. Имея доступ к 3D-реконструкциям, хирурги могут легче находить опухоли и ключевые структуры головного мозга, что повышает эффективность процедур.

Японские компании, занимающиеся хирургическим искусственным интеллектом, в том числе Медицинская служба AI (AIM), В этом году, iMed Технологии и Джмис исследуют возможности использования Holoscan для обеспечения диагностической поддержки эндоскопистов и хирургов. Эти приложения могут обнаруживать анатомические структуры, такие как органы, в режиме реального времени, что потенциально может снизить риск травм, выявить такие состояния, как рак желудочно-кишечного тракта и кровоизлияния в мозг, а также предоставить немедленную информацию, которая поможет врачам подготовиться и провести операции.

Масштабирование здравоохранения с помощью агентов цифрового здравоохранения

Пожилые люди имеют более высокий уровень хронических заболеваний и больше всего пользуются услугами здравоохранения, поэтому, чтобы не отставать от стареющего населения, японские компании находятся на переднем крае разработки цифровых систем здравоохранения для улучшения ухода за пациентами.

Fujifilm запустила NURA, группу центров медицинского осмотра с медицинскими обследованиями с использованием искусственного интеллекта, призванных помочь врачам проверяться на рак и хронические заболевания с помощью более быстрых обследований и более низких доз радиации при компьютерной томографии.

Разработано с использованием NVIDIA DGX В системах этот инструмент включает в себя большие языковые модели, которые создают текстовые сводки медицинских изображений. Модели искусственного интеллекта работают на графических процессорах NVIDIA RTX для вывода. Fujifilm также рассматривает возможность использования микросервисов MONAI, NeMo и NIM.

Чтобы узнать больше о сотрудничестве NVIDIA с экосистемой здравоохранения Японии, посмотрите Сессия NVIDIA AI Summit по запросу, Кимберли Пауэллвице-президент компании по здравоохранению.