什么是生物計(jì)算?生物計(jì)算行業(yè)分析2023

• 陳觀秋 2023年2月9日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 458 23
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AI時(shí)代的到來，給全新的交叉學(xué)科“生物計(jì)算”帶來了無限可能。業(yè)內(nèi)人士表示，生物計(jì)算是個(gè)高度融合的學(xué)科，生物+計(jì)算的融合，會(huì)帶來巨大的突破和進(jìn)步。

AI時(shí)代的到來，給全新的交叉學(xué)科“生物計(jì)算”帶來了無限可能。業(yè)內(nèi)人士表示，生物計(jì)算是個(gè)高度融合的學(xué)科，生物+計(jì)算的融合，會(huì)帶來巨大的突破和進(jìn)步。依靠生物計(jì)算引擎，能夠有效利用大量的生物數(shù)據(jù)，把藥物發(fā)現(xiàn)的“大海撈針”變成“按圖索驥”。

什么是生物計(jì)算?

生物計(jì)算是指利用生物系統(tǒng)固有的信息處理機(jī)理而研究開發(fā)的一種新的計(jì)算模式。

生物計(jì)算研究包括器件和系統(tǒng)兩個(gè)方面。利用有機(jī)(或生物)材料在分子尺度內(nèi)構(gòu)成的有序體系、提供通過分子層次上的物理化學(xué)過程信息檢測、處理、傳輸和存儲(chǔ)的基本單元。稱為分子器件。生物計(jì)算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和計(jì)算原理不同于傳統(tǒng)的計(jì)算系統(tǒng)，它的結(jié)構(gòu)一般是并行分布式的。信息存儲(chǔ)往往是短時(shí)記憶和長時(shí)記憶的結(jié)合，是通過學(xué)習(xí)完成的。它的計(jì)算則表現(xiàn)為復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，不僅存在精確的時(shí)間同步，甚至要求在分維時(shí)間尺度上才能描述。

人工智能大模型的下一個(gè)奇跡，將出現(xiàn)在生物計(jì)算領(lǐng)域，生物計(jì)算行業(yè)將出現(xiàn)規(guī)模最大、效果最好、價(jià)值最高的大模型，成為行業(yè)的重大基礎(chǔ)設(shè)施，不僅徹底改寫藥物研發(fā)的技術(shù)能力，也將對(duì)人工智能底層技術(shù)發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用，反哺其他行業(yè)的AI技術(shù)發(fā)展。

與蛋白質(zhì)計(jì)算不同，RNA計(jì)算和DNA計(jì)算是基于生化反應(yīng)的計(jì)算模型，更具體地說，是基于核酸分子之間的特異性雜交。由于RNA分子在實(shí)驗(yàn)操作上不像DNA分子那么容易，其分子結(jié)構(gòu)在信息處理上也不像DNA分子那么方便，所以對(duì)RNA計(jì)算的研究相對(duì)較少。蛋白質(zhì)計(jì)算和RNA計(jì)算進(jìn)展不大，但DNA計(jì)算發(fā)展很快。

DNA計(jì)算和DNA計(jì)算機(jī)DNA計(jì)算是以DNA分子和相關(guān)的生物酶為基本材料，以生化反應(yīng)為信息處理基本過程的一種計(jì)算模式。DNA計(jì)算模型由Adleman博士于1994年首次提出。它最大的優(yōu)點(diǎn)是充分利用了DNA分子存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的能力和生化反應(yīng)的并行性。因此，基于DNA計(jì)算模型的DNA計(jì)算機(jī)必須具有大量的存儲(chǔ)容量和驚人的運(yùn)行速度。

常見的分布式計(jì)算項(xiàng)目通常利用全球數(shù)千萬臺(tái)志愿者計(jì)算機(jī)的閑置計(jì)算能力，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。比如分析計(jì)算蛋白質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相關(guān)藥物項(xiàng)目，項(xiàng)目結(jié)構(gòu)龐大，需要驚人的計(jì)算量，不是一臺(tái)計(jì)算機(jī)能完成的。即使有超級(jí)計(jì)算能力的超級(jí)計(jì)算機(jī)，一些科研機(jī)構(gòu)的經(jīng)費(fèi)也非常有限。

生物計(jì)算行業(yè)分析

現(xiàn)在的生物計(jì)算行業(yè)其實(shí)很像二十多年前互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)爆發(fā)的前夜，有人說21世紀(jì)是生物學(xué)的世紀(jì)，也有人說21世紀(jì)是人工智能的世紀(jì)，我覺得人工智能技術(shù)賦能下的生物醫(yī)藥行業(yè)，將會(huì)成為這個(gè)世紀(jì)最有潛力的方向。隨著越來越多的交叉學(xué)科人才涌入這個(gè)行業(yè)，這個(gè)行業(yè)的人才競爭也會(huì)加劇，但現(xiàn)在還是提早上車的最好時(shí)候。

目前人工智能比較熱門的應(yīng)用是在自動(dòng)駕駛、人臉識(shí)別等新技術(shù)領(lǐng)域。但接下來，生物、化學(xué)、物理、材料等傳統(tǒng)的科學(xué)領(lǐng)域?qū)?huì)是人工智能的主戰(zhàn)場。以經(jīng)典的物理模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上通過機(jī)器學(xué)習(xí)產(chǎn)生更有效且同樣可靠的模型。

據(jù)中研產(chǎn)業(yè)研究院《2022-2027年中國生物計(jì)算行業(yè)市場前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告》分析：

人工智能落地已經(jīng)進(jìn)入“大模型”時(shí)代。大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練模型使用自監(jiān)督學(xué)習(xí)的方法讓模型對(duì)海量無標(biāo)注數(shù)據(jù)中的規(guī)律和知識(shí)進(jìn)行提煉、學(xué)習(xí)，當(dāng)面向任務(wù)和場景應(yīng)用時(shí)，只需要少量的任務(wù)標(biāo)注數(shù)據(jù)，就能通過持續(xù)微調(diào)得到在應(yīng)用場景中非常好用的模型，對(duì)具體任務(wù)的賦能效果顯著，大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練模型在NLP、CV等多類任務(wù)上已經(jīng)展現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢。在疫情的倒逼下，AI 快速深入生命科學(xué)領(lǐng)域，在包括加速藥物研發(fā)、精準(zhǔn)醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域中開拓創(chuàng)新，也讓諸如百度、谷歌等的科技巨頭們快速布局著代表“下一個(gè)增長曲線”的AI生物計(jì)算領(lǐng)域。

2022年8月，阿里云正式發(fā)布天妃智能計(jì)算平臺(tái)，以計(jì)算力和大數(shù)據(jù)AI的一體化解決方案服務(wù)于生物醫(yī)藥等計(jì)算力需求高的行業(yè)。其用戶神石科技與阿里云合作，定向優(yōu)化其分子動(dòng)力學(xué)仿真模型，訓(xùn)練效率提升5倍;北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院靶向藥物研究的數(shù)據(jù)集構(gòu)建效率提升了100倍。

《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》指出，“十四五”期間中國將全面進(jìn)入數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代。

同時(shí)，《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》指出，科學(xué)規(guī)劃、系統(tǒng)推進(jìn)中國生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展，是順應(yīng)全球生物技術(shù)加速演進(jìn)趨勢、實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的重要方向，是前瞻布局培育壯大生物產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措，是滿足生命健康需求快速增長、滿足人民對(duì)美好生活向往的重要內(nèi)容;規(guī)劃中提出“鼓勵(lì)發(fā)展生物計(jì)算、脫氧核糖核酸(DNA)存儲(chǔ)等新技術(shù)”。

在中國全面進(jìn)入數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，以及國家推動(dòng)生物經(jīng)濟(jì)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎的雙重背景之下，CB Insights 中國關(guān)注生物計(jì)算領(lǐng)域，力爭鎖定數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代下活躍的中國生物計(jì)算企業(yè)，期望為前沿科技成果轉(zhuǎn)化，企業(yè)和人才發(fā)展帶來新的契機(jī)。

想要了解更多生物計(jì)算行業(yè)詳情分析，可以點(diǎn)擊查看中研普華研究報(bào)告《2022-2027年中國生物計(jì)算行業(yè)市場前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告》。報(bào)告對(duì)我國生物計(jì)算行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、子行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了國內(nèi)外生物計(jì)算行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報(bào)告還綜合了生物計(jì)算行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。報(bào)告對(duì)于生物計(jì)算產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)、經(jīng)銷商、行業(yè)管理部門以及擬進(jìn)入該行業(yè)的投資者具有重要的參考價(jià)值，對(duì)于研究我國生物計(jì)算行業(yè)發(fā)展規(guī)律、提高企業(yè)的運(yùn)營效率、促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展壯大有學(xué)術(shù)和實(shí)踐的雙重意義。

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  2022-2027年中國生物計(jì)算行業(yè)市場前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告

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