Япония разрабатывает дизайн лекарств нового поколения, медицинскую робототехнику и платформы цифрового здравоохранения

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

Инструменты искусственного интеллекта, обученные на данных конкретной страны, и местная ИТ-инфраструктура расширяют возможности японских врачей и исследователей, чтобы они могли заботиться о пациентах на фоне ожидаемой нехватки почти 500 000 специалистов здравоохранения к следующему году.

На конференции освещаются новаторские разработки лидеров здравоохранения страны, в том числе в области ускоренного открытия лекарств с помощью искусственного интеллекта, геномной медицины, медицинской визуализации и робототехники. Саммит NVIDIA по искусственному интеллекту в Япониикоторый пройдет 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 японский фармацевтический рынок, 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 NIM NVIDIA микросервисы для оптимизации вывода ИИ. Новые модели включают в себя АльфаФолд2который предсказывает трехмерную структуру белка на основе его аминокислотной последовательности; DockDiffкоторый предсказывает трехмерную структуру молекулы, взаимодействующей с белком; И радиовещаниекоторый разрабатывает новые белковые структуры, способные связываться с целевой молекулой.

Платформа также включает BioNeMo Blueprints — каталог настраиваемых эталонных рабочих процессов ИИ, который помогает разработчикам масштабировать биомолекулярные модели ИИ в корпоративные приложения.

Микросервис NIM для АльфаФолд2 теперь включает в себя MMSeqs2-GPU, масштабируемый инструмент поиска информации, который ускоряет традиционный конвейер AlphaFold2 в 5 раз. Эта интеграция под руководством исследователей из Сеульского национального университета, Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце и NVIDIA позволяет предсказать структуру белка за 8 минут вместо 40 минут.

На AI Summit Japan компания TetraScience, создающая собственные наборы научных данных на основе 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 линии клеток 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 отбор ведущих клонов до нескольких часов, а не нескольких 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 улучшения своей работы.

Японские фармацевтические компании и научно-исследовательские институты продвигают исследования и разработки лекарств

Astellas, Daiichi-Sankyo и Ono Pharmaceutical — основные японские фармацевтические компании, эксплуатирующие 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 Графический процессор NVIDIA H100 с тензорным ядром изучить применение конфиденциальных вычислений для улучшения возможностей фармацевтических компаний сотрудничать при обучении крупных моделей искусственного интеллекта, одновременно защищая собственные наборы данных.

Для дальнейшей поддержки исследований заболеваний и точной медицины исследователи геномики в Японии приняли 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 государственным проектом по изучению всего генома, ориентированным на исследования рака. Эта инициатива поможет исследователям идентифицировать генетические варианты, уникальные для японского населения, и поддержать разработку точных методов лечения.

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, представляющим различные популяции.

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

Японские новаторы в области здравоохранения создают системы с искусственным интеллектом для поддержки рентгенологов и хирургов.

Fujifilm совместно 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 выполнять обработку изображений в реальном времени и приложения искусственного интеллекта. Представлены эндоскопы NVIDIA Джетсон Орин модули для периферийных вычислений и подключены к облачному серверу с помощью сети IOWN All-Photonics коммуникационной платформы NTT, которая внедряет в сеть технологию на основе фотоники, позволяющую снизить энергопотребление, увеличить емкость и снизить задержку.

NVIDIA также поддерживает роботизированные системы реального времени на базе искусственного интеллекта для радиологии и хирургии в Японии. Голосканплатформа обработки данных датчиков, которая упрощает разработку моделей и приложений искусственного интеллекта 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, применил голоскан и NVIDIA IGX передовой промышленный искусственный интеллект для разработки приложения для хирургической микроскопии, которое снимает видеоматериалы с хирургических осциллографов и преобразует их в 3D-изображения в режиме реального 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 помощи эндоскопистам и хирургам. Эти приложения могут обнаруживать анатомические структуры, такие как органы, в режиме реального времени, что потенциально снижает риск травм, выявлять такие состояния, как рак желудочно-кишечного тракта и кровоизлияния в мозг, а также предоставлять немедленную информацию, которая поможет врачам подготовиться и провести хирургические процедуры.

Развитие здравоохранения с помощью цифровых медицинских работников

Пожилые люди имеют более высокий уровень хронических заболеваний и чаще всего пользуются услугами здравоохранения. Таким образом, 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 медицинских скрининговых центров с медицинскими обследованиями с использованием искусственного интеллекта, призванных помочь врачам проверять 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 интегрирует большие языковые модели, которые создают текстовые сводки медицинских изображений. Модели искусственного интеллекта работают на графических процессорах NVIDIA RTX для целей вывода. Fujifilm также рассматривает возможность использования микросервисов MONAI, NeMo и NIM.

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