张春明:计算医学——挖掘生物医学大数据价值的新技术体系

3月17日,大健康派【医健科技讲堂】第二期开讲。中国科学院计算技术研究所副研究员 中科院计算所西部高等技术研究院常务副院长张春明作为第二期的嘉宾,以《计算医学:挖掘生物医学大数据价值的新技术体系》为题展开分享。从背景展开、深入探讨内涵与实践,为我们详细讲解了计算医学。

作者: Wendi 来源: 大健康派 2020-03-17 17:29:04

【医健科技讲堂】是由大健康派主办的大型线上专家分享栏目。

公开课将围绕【“疫”言E行】、【HITer说】和【云巅对话】三大主题共话医健科技行业的“今天”与“明天”。

岁末年初,新型冠状病毒疫情突如其来。在抗击疫情的关键时刻,邀请人工智能、大数据、医疗信息化行业的企业代表及行业专家,共同探索与讨论科技助力医健领域的“作用力”,解读先进技术的能动性。


3月17日,大健康派【医健科技讲堂】第二期开讲。中国科学院计算技术研究所副研究员 中科院计算所西部高等技术研究院常务副院长张春明作为第二期的嘉宾,以《计算医学:挖掘生物医学大数据价值的新技术体系》为题展开分享。从背景展开、深入探讨内涵与实践,为我们详细讲解了计算医学。


什么是计算医学


1990年,人类基因组计划正式启动。在那之后,又相继启动了人类基因组单体图计划、2005年的全基因组关联分析、2003年的DNA元件百科全书计划、癌症基因组计划、人类细胞图谱计划、人类表观基因组计划、微生物组计划、国际千人基因组计划等等。在大量的生命科学研究中,数据作为核⼼要素参与分配。


数据⽣产技术成熟、设备普及、数据驱动更⼤产业,标志着⽣命科学进⼊数字化时代。随之而来的是万亿级的市场需求。大量B超、CT、核磁设备的应用背后,对应的是巨额的设备费用、服务产值和数据价值。面对海量的数据,如何进行理解,如何对PB级的数据进行高可靠储存、低效能处理、以及服务的⼯业化交付,成为巨大的挑战。


时代背景和挑战需求催动科学的进步。计算医学是一种致⼒于发展定量的⽅法,通过应⽤数学、⼯程学、计算科学来智能化理解⼈类疾病的机理,并基于⼯业化的数据、算法、算⼒和⽣物医学技术体系为医学服务提供新洞⻅,呈现出四个特征:


1.以系统整体论为思维⽅式理解分⼦、细胞、组织器官种群等多个⽣物结构层级的相关性;

2.以数据密集为驱动范式,数据⾼维度⾼通量;

3.⼈⼯智能模型对数据进⾏理解和挖掘;

4.以⾼性能计算为基础设施。


在平台结构上,计算医学主要包括底层的云计算基础设施、⽣命数据理解系统、以及面向商业和科研的服务系统三个层级。通过这样的系统来支持临床IVD产品,指导健康管理产品,助⼒新药研发服务。这一整体系统的构建,有赖于⾃然语⾔处理、⼈⼯智能、知识图谱、并⾏编程、异构计算、芯⽚设计、数据存储等知识。


计算医学的应用


首先是AI+药物研发


药物研发的过程需要进行海量的数据处理。从靶点发现到药物适应症的扩展,再到临床入组优化的环节,计算医学都作为有效工具参与其中。


创新伴随诊断产品


以基于计算医学的肿瘤临床产品矩阵为例。目前存在一些一线及多线用药失败患者、基因检测无可用药提示患者、检测到用药变异但临床效果不好的患者、需要免疫治疗及化疗评估患者、需要评估是否使用保守治疗的患者、以及需要了解复杂肿瘤状态以定制治疗方案的患者等。在为他们制定诊疗方案的时候,计算医学可辅助进行肿瘤基因组的深度分析,可拓展、个性化定制肿瘤用药、以及针对性地进行复杂疾病的状态评估。


端-边-云整体方案


端——即为用户提供手机端进度查询、报告下载的小程序、APP等工具。

边——即为医院、检验所、研发企业等机构部署桌面级应用,实现高性能计算、数据安全保障、以及桌面级部署。

云——即在云端构建生命数据大脑,全景解读肿瘤组变异信息,专有深度学习模型,以及数据价值的深度挖掘。


通过以上应用,计算医学将为患者、医生、医院、科研机构、药企等拓展大量的服务,产生广泛的影响,在科学研究、商业实践中持续释放价值。



【医健科技讲堂】第三期预告


嘉宾: 郑伟 帆软数据应用研究院专家、帆软医院行业高级顾问

主题:《如何用数据探出医院的能力极限——疫情之后的思考》

时间:3月24日(下周二)15:00-16:00

报名:扫描图上二维码

加群:添加微信【jiankangwaner】审核入群获取直播信息和相关资料


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