自今年兩會召開以來,“新質生產力”就成為全行業的熱詞。近期,國家中醫藥管理局官網發布工作動態,提出要牢牢把握推進中藥產業高質量發展的有利契機,把中醫藥打造為新質生產力的重要實踐。
在此背景下,中醫藥研發正逐步邁入“數智”時代的新篇章,新質生產力成為行業發展的新引擎。在5月9日舉行的數智賦能大健康產業新質生產力暨第四屆中醫藥國際發展大會上,中國工程院院士、現代中藥創制全國重點實驗室主任張伯禮明確指出,數智賦能將推動中醫藥高質量發展,號召推進中醫藥現代化、產業化和走向世界。
現代中藥創制全國重點實驗室常務副主任、天士力醫藥集團董事長閆凱境提出,發展數智中藥是推動中醫藥傳承、創新和發展的必然趨勢;打造“數智中藥”研發新范式,有助于實現中藥全產業鏈、全生命周期的跨躍性轉型升級。
會上,《數智中藥——現代中藥的數智化發展》白皮書(以下簡稱白皮書)發布。同時,由天士力與華為攜手打造“數智本草”大模型嶄露頭角,這標志著中醫藥研發步入數智化新階段。
據了解,通過經典數據、創新數據和產業化數據的融合,該模型集成了天士力多年積累的中醫藥研發、生產、市場等數據,有望助力中藥從方劑到疾病、從疾病到方劑的雙向路徑,實現中醫藥的現代化和國際化。
中藥研發進入“數智”時代
隨著健康中國戰略的開展與推進,傳承、創新、發展中醫藥的重要性逐漸凸顯。《“十四五”中醫藥發展規劃》也指出:“為有效應對多種健康挑戰、更好滿足人民群眾健康需求,迫切需要加快推進中醫藥事業創新發展,更好發揮其在健康中國建設中的獨特優勢”。
新質生產力更是成為行業熱詞。天士力醫藥集團股份有限公司副總經理章順楠認為,新質生產力可以理解為三個“新”的關鍵要素:技術革命性突破、生產要素的創新性配置、產業的深度轉型升級。
在人工智能時代,發展中藥新質生產力的內涵之一便是數智中藥。張伯禮提出,數智賦能中醫藥高質量發展,“中醫藥現代化是時代使命,中醫藥與人工智能的結合是必然的發展趨勢。”
尤其在中藥行業,研發、制造、工藝、臨床應用等不同環節復雜,新技術似乎能加速全產業鏈環節。
“中藥從提取開始到制劑出來,流程非常長,有的要一個月左右。現在做的單抗藥物也是生產周期非常長,物料非常復雜,單元和單元之間有上下游的銜接問題。比如流化床制粒,上個工序的提取、濃縮、精制等對提取物性質與質量方面的影響,也可能會影響到后面的制粒,工藝之間的關系理清楚有諸多難點。”浙江大學藥物信息學研究所所長瞿海斌指出,中藥制造智能化升級過程中,涉及工序復雜,而先進控制策略與大數據平臺,有望助力制藥工業“智改數轉”。
從中藥工業整體來看,章順楠總結稱,中藥工業物質體系復雜、理論體系復雜、制造過程復雜、應用系統復雜。這使得中藥工業制造具有多輸入、多輸出、動態性時變、系統工程等特點,就需要對全產業鏈、全環節、全要素進行整體管控。
章順楠進一步表示,對應著中藥工業的復雜特點,數智中藥智能制造存在四大核心任務,一是融合物料、工藝、裝備多維參數的中藥工藝系統設計;二是基于質量、效能多目標的中藥可制造性協同優化;三是提升基于模型的中藥生產過程動態智能控制;四是開發多元異構數據的智慧管控技術。數智中藥的智能制造可以作為解決制造難題的方案。
數字化、智能化的技術迭代正在為中藥研發裝上“加速器”,天津中醫藥大學中藥制藥工程學院院長李正提出,智能檢測獲取制藥大數據,再通過中藥制藥數字孿生技術實現中藥過程的模型化,有助于解決中藥質量控制問題。建立數字孿生模型,可以進一步賦能中藥制造工藝的決策優化。
而在實踐層面,瞿海斌分享稱,基于工業大數據、機器學習、機理模型、智能傳感及先進控制技術,國內國外已有藥物智能制造技術的成功應用案例。通過中藥智能制造技術的應用,解放了人力、解決了物力、提高了產量、提升了質量,從而生產出物質更清楚、機制更明確、制造更先進、國際更認可的現代中藥,將有力推動數智中藥產業發展。
那么,數智中藥是什么呢?閆凱境介紹稱,數智中藥是以人工智能等顛覆性科學技術為突破,包含中醫藥海量數據的新型生產要素。
“數智中藥結合云計算、大模型等新型技術手段,通過中藥產品的組方配伍數智化、物質基礎數智化、量時毒效數智化、生產質控數智化、臨床應用數智化、消費認知數智化,引領現代中藥達到用藥精準、生產精智、療效精確的新高度,從而打造數智中藥研發新范式,實現中藥全產業鏈、全生命周期的跨躍性轉型升級。”閆凱境表示,插上了“數字+智能”技術翅膀的中藥產業有望迎來新未來。
對于如何推動現代中藥數智化發展這一問題,閆凱境提出了三條路徑。一是以多維度多模態數智中藥研發技術解析藥物與疾病特征,二是以智能制造技術保障中藥產品質量精準控制、高效、綠色和可持續發展,三是以智慧中醫大腦高效賦能數智中藥個體化精準服務。
助力中醫藥現代化、國際化
目前, 國內已有中醫藥智能大模型問世。在數智賦能大健康產業新質生產力暨第四屆中醫藥國際發展大會上,“數智本草”大模型亮相。
據了解,該模型由天士力與華為合作打造,基于華為盤古的語言大模型與分子大模型,構建“數智本草”大模型,包含基于中醫藥海量文本數據預訓練與微調,并結合向量庫檢索的中藥語言大模型,以及基于17億分子結構預訓練和350萬天然產物數據庫微調的中藥計算大模型,賦能從天然產物到方劑開發的創新產業鏈多個場景。
天士力國際基因網絡藥物創新中心有限公司總經理王文佳表示:“我們與華為的合作,實質上是華為提供基礎平臺和工具,而我們則基于這些進行微調與構建。華為提供的工具,如同預先準備的輪子,我們需要思考的是如何在其基礎上打造出適應我們行業需求的車輛。”王文佳進一步表示,華為的大模型策略強調賦能產業,而非僅停留在對話層面。因此,華為并未像其他公司那樣廣泛開放,而是專注于與產業的深度合作。華為云AI科學計算總經理、醫療首席科學家喬楠介紹稱,天然產物分子是中醫藥最大的寶庫,中醫藥大模型能夠問答功能進行更好的藥物發現。
中醫藥智能大模型的孵化路徑或許還需追溯至天士力的早期AI探索實踐。天士力自主研發創建了“星斗云”系統,基于已有方劑和上市產品,運用知識圖譜等技術,形成了“藥效組分—作用靶點—基因網絡”的中藥數字化解析方法。在2023年,華泰證券曾評價稱,星斗云數據庫是當時全球最大的非商業性中醫學術數據庫,而且伴隨AI 技術發展,其有望賦能中藥新藥研發。
王文佳指出,中醫藥研發強調“守正創新”,除了需要從分子機制等微觀層面對中藥的復雜成分進行解析,還需要從卷帙浩繁的中醫藥典籍中,挖掘提取中醫藥組方配伍的理論依據以及真實世界經驗,要從大量的古文、書籍、中英文文獻中準確挖掘復雜的中藥知識,難度很大,因此,中藥研發迫切需要一種工具,能夠協助完成精準提取出有益于中醫藥研發的理論依據。同時再結合天士力積累的中醫藥研發、生產、市場等數據,為打造創新中藥復方提供可能。
具體而言,天士力提供了三類數據,王文佳表示,一是經典守正數據,包括《黃帝內經》等古籍以及九萬多個經典方劑的組成藥味和功效特性;二是創新數據,從現代研發角度看待中藥的分子、靶點、通路和疾病關系;三是產業化數據,包括要點信息、臨床信息、專利信息和政策指南等,旨在推動中藥的產業化創新開發。
由此來看,企業早期的技術、數據積累或有助于實現數智中藥落地。大模型作為底層工具,串聯不同數據、算法和工具,依托“從方到病、從病到方”兩大路徑,走出中醫藥現代化、國際化的路子。
“‘從方到病’是用科學原理闡明已有中藥的作用機制,使其清晰可懂,從而進一步進行優化以及新適應癥定位;‘從病到方’則是關注疾病或證型,尋找并創新方劑。大模型在這些過程中發揮著重要作用,如通過自然語言處理從數萬個方劑中快速篩選所需方劑,并整合相關文獻、專利、臨床和分子層面信息,幫助企業精準定位具有開發潛力的方劑。”王文佳表示。
值得注意的是,目前業內多家中醫藥企業大手筆進行研發創新,研發費用并不低。據企業財報信息,白云山、華潤三九、以嶺藥業、天士力的2023年研發費用均超過8億元。其中,天士力的研發投入更是長期屬于第一梯隊,年報顯示,其2021至2023 年間,三年研發投入持續增長,分別約為5.8億元、8.44億元、9.17億元。
王文佳表示,隨著“數智本草”大模型逐步進入實際應用階段,將進一步提高企業研發效率,助力企業降本增效,同時推動加速行業數智中藥研發進程。天士力將不斷更新迭代模型,以提高模型的精準性。同時深入挖掘提煉數據,結合宏觀的中醫理論和名家經驗以及微觀的分子復雜作用,以期從中西醫結合的角度提出更多中醫藥創新方劑的方案。此外,大模型的跨語種溝通能力有助于降低外國人士理解中藥研發知識和成果的門檻,促進提高中藥在國際上認知度與接受度。
然而,數智中藥的發展并非一路坦途。閆凱境表示,長遠來看,數智中藥將帶動中醫現代化的進程,加速中醫理論現代化及多學科交叉融合。但目前行業面臨中藥大數據整合、算法研發、算力集成及如何與新藥研發路徑銜接等挑戰。
在促進數智中藥發展方面,白皮書指出,需加強對中藥數據的標準化和規范化,整合資源與增強算力,對算法進行持續研發和優化,明確數智中藥和新藥研發間路徑的銜接,提高中藥的研發效率和質量,保障數智中藥高質量發展。