AI时代的到来,给全新的交叉学科“生物计算”带来了无限可能。业内人士表示,生物计算是个高度融合的学科,生物+计算的融合,会带来巨大的突破和进步。依靠生物计算引擎,能够有效利用大量的生物数据,把药物发现的“大海捞针”变成“按图索骥”。
什么是生物计算?
生物计算是指利用生物系统固有的信息处理机理而研究开发的一种新的计算模式。
生物计算研究包括器件和系统两个方面。利用有机(或生物)材料在分子尺度内构成的有序体系、提供通过分子层次上的物理化学过程信息检测、处理、传输和存储的基本单元。称为分子器件。生物计算系统的结构和计算原理不同于传统的计算系统,它的结构一般是并行分布式的。信息存储往往是短时记忆和长时记忆的结合,是通过学习完成的。它的计算则表现为复杂的动态过程,不仅存在精确的时间同步,甚至要求在分维时间尺度上才能描述。
人工智能大模型的下一个奇迹,将出现在生物计算领域,生物计算行业将出现规模最大、效果最好、价值最高的大模型,成为行业的重大基础设施,不仅彻底改写药物研发的技术能力,也将对人工智能底层技术发展起到巨大的推动作用,反哺其他行业的AI技术发展。
与蛋白质计算不同,RNA计算和DNA计算是基于生化反应的计算模型,更具体地说,是基于核酸分子之间的特异性杂交。由于RNA分子在实验操作上不像DNA分子那么容易,其分子结构在信息处理上也不像DNA分子那么方便,所以对RNA计算的研究相对较少。蛋白质计算和RNA计算进展不大,但DNA计算发展很快。
DNA计算和DNA计算机DNA计算是以DNA分子和相关的生物酶为基本材料,以生化反应为信息处理基本过程的一种计算模式。DNA计算模型由Adleman博士于1994年首次提出。它最大的优点是充分利用了DNA分子存储大量数据的能力和生化反应的并行性。因此,基于DNA计算模型的DNA计算机必须具有大量的存储容量和惊人的运行速度。
常见的分布式计算项目通常利用全球数千万台志愿者计算机的闲置计算能力,通过互联网传输数据。比如分析计算蛋白质内部结构和相关药物项目,项目结构庞大,需要惊人的计算量,不是一台计算机能完成的。即使有超级计算能力的超级计算机,一些科研机构的经费也非常有限。
生物计算行业分析
现在的生物计算行业其实很像二十多年前互联网行业爆发的前夜,有人说21世纪是生物学的世纪,也有人说21世纪是人工智能的世纪,我觉得人工智能技术赋能下的生物医药行业,将会成为这个世纪最有潜力的方向。随着越来越多的交叉学科人才涌入这个行业,这个行业的人才竞争也会加剧,但现在还是提早上车的最好时候。