什么是生物計算?生物計算行業(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時代的到來，給全新的交叉學科“生物計算”帶來了無限可能。業(yè)內(nèi)人士表示，生物計算是個高度融合的學科，生物+計算的融合，會帶來巨大的突破和進步。

AI時代的到來，給全新的交叉學科“生物計算”帶來了無限可能。業(yè)內(nèi)人士表示，生物計算是個高度融合的學科，生物+計算的融合，會帶來巨大的突破和進步。依靠生物計算引擎，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”。

什么是生物計算?

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

生物計算研究包括器件和系統(tǒng)兩個方面。利用有機(或生物)材料在分子尺度內(nèi)構成的有序體系、提供通過分子層次上的物理化學過程信息檢測、處理、傳輸和存儲的基本單元。稱為分子器件。生物計算系統(tǒng)的結構和計算原理不同于傳統(tǒng)的計算系統(tǒng)，它的結構一般是并行分布式的。信息存儲往往是短時記憶和長時記憶的結合，是通過學習完成的。它的計算則表現(xiàn)為復雜的動態(tài)過程，不僅存在精確的時間同步，甚至要求在分維時間尺度上才能描述。

人工智能大模型的下一個奇跡，將出現(xiàn)在生物計算領域，生物計算行業(yè)將出現(xiàn)規(guī)模最大、效果最好、價值最高的大模型，成為行業(yè)的重大基礎設施，不僅徹底改寫藥物研發(fā)的技術能力，也將對人工智能底層技術發(fā)展起到巨大的推動作用，反哺其他行業(yè)的AI技術發(fā)展。

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

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

常見的分布式計算項目通常利用全球數(shù)千萬臺志愿者計算機的閑置計算能力，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。比如分析計算蛋白質(zhì)內(nèi)部結構和相關藥物項目，項目結構龐大，需要驚人的計算量，不是一臺計算機能完成的。即使有超級計算能力的超級計算機，一些科研機構的經(jīng)費也非常有限。

生物計算行業(yè)分析

現(xiàn)在的生物計算行業(yè)其實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世紀是生物學的世紀，也有人說21世紀是人工智能的世紀，我覺得人工智能技術賦能下的生物醫(yī)藥行業(yè)，將會成為這個世紀最有潛力的方向。隨著越來越多的交叉學科人才涌入這個行業(yè)，這個行業(yè)的人才競爭也會加劇，但現(xiàn)在還是提早上車的最好時候。

目前人工智能比較熱門的應用是在自動駕駛、人臉識別等新技術領域。但接下來，生物、化學、物理、材料等傳統(tǒng)的科學領域?qū)侨斯ぶ悄艿闹鲬?zhàn)場。以經(jīng)典的物理模型提供基礎數(shù)據(jù)，在此基礎上通過機器學習產(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年中國生物計算行業(yè)市場前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略規(guī)劃報告》分析：

人工智能落地已經(jīng)進入“大模型”時代。大規(guī)模預訓練模型使用自監(jiān)督學習的方法讓模型對海量無標注數(shù)據(jù)中的規(guī)律和知識進行提煉、學習，當面向任務和場景應用時，只需要少量的任務標注數(shù)據(jù)，就能通過持續(xù)微調(diào)得到在應用場景中非常好用的模型，對具體任務的賦能效果顯著，大規(guī)模預訓練模型在NLP、CV等多類任務上已經(jīng)展現(xiàn)出強大的優(yōu)勢。在疫情的倒逼下，AI 快速深入生命科學領域，在包括加速藥物研發(fā)、精準醫(yī)療等各個領域中開拓創(chuàng)新，也讓諸如百度、谷歌等的科技巨頭們快速布局著代表“下一個增長曲線”的AI生物計算領域。

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

《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》指出，“十四五”期間中國將全面進入數(shù)字經(jīng)濟時代。

同時，《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》指出，科學規(guī)劃、系統(tǒng)推進中國生物經(jīng)濟發(fā)展，是順應全球生物技術加速演進趨勢、實現(xiàn)高水平科技自立自強的重要方向，是前瞻布局培育壯大生物產(chǎn)業(yè)，推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措，是滿足生命健康需求快速增長、滿足人民對美好生活向往的重要內(nèi)容;規(guī)劃中提出“鼓勵發(fā)展生物計算、脫氧核糖核酸(DNA)存儲等新技術”。

在中國全面進入數(shù)字經(jīng)濟時代，以及國家推動生物經(jīng)濟成為經(jīng)濟發(fā)展的新引擎的雙重背景之下，CB Insights 中國關注生物計算領域，力爭鎖定數(shù)字經(jīng)濟時代下活躍的中國生物計算企業(yè)，期望為前沿科技成果轉化，企業(yè)和人才發(fā)展帶來新的契機。

想要了解更多生物計算行業(yè)詳情分析，可以點擊查看中研普華研究報告《2022-2027年中國生物計算行業(yè)市場前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略規(guī)劃報告》。報告對我國生物計算行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、子行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析，重點分析了國內(nèi)外生物計算行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(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測等等。報告還綜合了生物計算行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。報告對于生物計算產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)、經(jīng)銷商、行業(yè)管理部門以及擬進入該行業(yè)的投資者具有重要的參考價值，對于研究我國生物計算行業(yè)發(fā)展規(guī)律、提高企業(yè)的運營效率、促進企業(yè)的發(fā)展壯大有學術和實踐的雙重意義。

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