算法创新赋能药物研发,为AI制药梦想插上更健壮的翅膀

DP Technology 2021-10-22
10月11日-13日,大健康领域的行业盛典“天府健谈·CHS 2021第六届中国大健康产业升级峰会”在成都举办,深势科技创始人兼首席执行官孙伟杰应邀出席峰会,在AI和计算驱动新药研发产业论坛发表主题演讲,分享深势科技以AI+物理模型驱动和赋能药物研发领域的深入思考与相关工作。
深势科技
峰会上,由亿欧智库、亿欧大健康历时数月评选的“2021年中国大健康产业集成创新榜单”同步公布,该榜单旨在寻找国内最具创新与活力的核心企业,传播行业风向,展现行业洞察。深势科技实力入选“2021中国AI/计算制药创新企业TOP10”。

一、AI,其实是计算的一部分

从上世纪六十年代开始,计算开始被运用于药物发现领域,有大量案例证明了虚拟筛选技术在早期药物研发中的实用性和高效性。如今,计算机辅助的药物筛选技术已成为一种常规的先导化合物筛选与优化方法。

AI方法的出现为计算生态提供了新的机遇。

过去科学研究通常有两种范式,一种是基于归纳的范式,一种是基于演绎的范式。但在此前的大多数应用场景中,AI被运用于处理大数据,从海量数据中抽离出更高层次的价值规律,在处理数据的规模和速度上都实现了一定的跃升。究其本质,依然属于传统的归纳范式,速度与精度的两难问题依然是困扰行业的痛点。

AI可以用作加速演绎,深势科技开创的新范式便是把AI和物理模型结合在一起,用AI加速模型的推演。

深势科技

二、跨尺度建模,用AI解决物理问题

我们用神经网络去拟合量子力学生成的原子间相互作用势函数之后,生成的新的势函数就是Deep Potential。这套方法在完整保留量子力学计算的精度的同时,把计算的速度提升到此前的上千倍,可以同时实现对数十亿个原子第一性精度模拟。

系统性地解决药物设计关心的跨尺度建模问题

从量子力学尺度到粗粒化分子动力学,我们有一系列的方法连接不同的空间尺度,同时在时间尺度上实现计算速度的飞跃,AI在跨尺度建模的连接中发挥着强大的系统性作用。
深势科技

三、Hermite: AI+物理模型驱动的药物研发设计平台
DP系统性地解决了药物设计关心的跨尺度建模问题,运用AI+物理建模+高性能计算的方法,深势科技在创新药领域推出了根植于云计算的早期药物设计完整的计算平台Hermite,产品具有几大亮点:
  • 实验级精度的蛋白结构建模与优化
  • 数十亿分子库量级的虚拟筛选
  • 一天内数千个分子的FEP算法
  • 药物分子智能推荐引擎

Hermite-FEP是Hermite最新推出的药物结合自由能计算模块,于近日开启内测。延续了AI+物理模型的思路方法,FEP将自由能围绕理论、分子动力学、增强采样算法与高性能计算相结合,以化学精度高效评估蛋白与配体的结合自由能。不仅其计算结果与实验结果保持高度吻合,在速度、精度等方面均优于市面上同类软件,可实现工业规模的先导化合物优化,提升药物优化效率,助力BIC药物设计研发。

Hermite-RiD是深势科技在算法方面的另一黑科技。作为增强抽样方法对蛋白的局域相空间抽样,运用AI自动探索整个自由能面的凹凸,同时自动添加自适应的偏置势,能够借助神经网络处理高维CV的增强抽样问题,并且实现同时对多个CV添加,带来采样效率和精度大幅度提升。在DP-UniFold神经网络算法预测出的蛋白空间结构的基础上,RiD可实现对蛋白结构的精修优化,高效赋能无结构靶标结构预测与解析。RiD强化动力学助力寻找隐藏别构位点和准确的结合构象,能够有效适用于没有先验知识或物理直觉的大分子体系。AI+RiD则可应用于抗体从头设计、多肽从头设计与精准对接及探索前沿药物研发范式等丰富场景。

目前,早期药物开发的一站式计算平台Hermite已于今年7月开启内测,未来,深势科技还将推出的一系列蛋白质自由能、绝对自由能的计算功能,为行业带来革新性的先进生产力工具,为药物研发带来更为广阔的可能性。

四、底层算法创新为行业插上更健康的翅膀

深势科技在成立之初便深耕于底层算法的突破与应用场景的深入,我们希望用AI+物理模型+高性能计算等一系列算法的突破,为研发人员提供微观世界计算与设计的智能系统,为整个行业创建更好的基础设施。

目前,我们拥有一支非常庞大的药物研发计算团队,针对底层的分子模拟和AI算法的创新,希望运用人工智能与分子模拟算法,能够更好的开发底层的算法,建设基础设施,助力行业进一步地发展。

医药生物领域是人类文明发展的基石,深势科技将秉承科技向善的理念,将科技成果转化为产业升级的驱动,用算法突破为AI制药梦想插上更健壮的翅膀
关于深势科技

深势科技有限公司(“深势科技”)是一家成立于2019年的科技公司,致力于以新一代分子模拟技术解决微观尺度工业设计难题。 以打造切实服务于药企、材料商和科研机构的模拟研发平台为主要业务方向,以解放研发工作者的生产力为主要业务目标。

深势科技具有强大的科研与产业落地能力。其新一代分子模拟算法在保持量子力学精度的基础上,将分子动力学的计算速度提升了至少五个数量级,且对算力的需求与体系的原子数量呈线性依赖;结合高性能计算,能够对数十亿原子规模的体系进行量子力学精度的计算模拟。团队核心成员获得2020年全球计算机高性能计算领域的最高奖项“戈登·贝尔奖”,相关工作当选2020年中国十大科技进展,以及2020年全球人工智能十大科技进展。