領(lǐng)先的公司和研究人員正在構(gòu)建、整合和采用 NVIDIA Clara 軟件與服務(wù)來加速藥物研發(fā)、醫(yī)療設(shè)備、基因組學(xué)和醫(yī)療影像。

全球醫(yī)療企業(yè)正在與 NVIDIA 一起推動(dòng) AI 加速的解決方案，實(shí)現(xiàn)從醫(yī)療影像中及早發(fā)現(xiàn)疾病、為治療團(tuán)隊(duì)提供關(guān)鍵洞察并徹底改變藥物研發(fā)流程。

NVIDIA Clara 是一套驅(qū)動(dòng) AI 醫(yī)療解決方案的軟件和服務(wù)，它正在為整個(gè)醫(yī)療行業(yè)的轉(zhuǎn)型提供支持。Clara 系統(tǒng)包括用于藥物研發(fā)的 BioNeMo、用于醫(yī)療設(shè)備的 Holoscan、用于基因組學(xué)的 Parabricks 以及用于醫(yī)學(xué)影像的 MONAI。

醫(yī)療研究人員和企業(yè)最近使用 NVIDIA Clara 取得了一些里程碑式的成果，包括使用 BioNeMo 生成兩種新型蛋白質(zhì)的藍(lán)圖、使用 Holoscan 進(jìn)行開創(chuàng)性的手術(shù)以及在放射科部署 MONAI 驅(qū)動(dòng)的解決方案。

BioNeMo 幫助構(gòu)建用于藥物研發(fā)的生成式 AI

傳統(tǒng)的藥物研發(fā)是一個(gè)時(shí)間和資源密集型流程。許多藥物需要十多年才能上市，而候選藥物的平均成功率只有 10%。使用大型語言模型的生成式 AI 可以幫助在更短的時(shí)間內(nèi)以更低的成本提高成功率。

正如 ChatGPT 等服務(wù)背后的大型語言模型可以生成文本一樣，在生物分子數(shù)據(jù)上訓(xùn)練的生成式 AI 模型可以生成新分子和蛋白質(zhì)的藍(lán)圖，而這是藥物研發(fā)過程中的關(guān)鍵一步。

NVIDIA BioNeMo 是一項(xiàng)助力生物學(xué)構(gòu)建生成式 AI 的云服務(wù)，可提供各種小分子和蛋白質(zhì)的 AI 模型。通過 BioNeMo，醫(yī)藥研究和行業(yè)專業(yè)人士可以使用生成式 AI 加快識別和優(yōu)化新的候選藥物。

初創(chuàng)企業(yè) Evozyne 使用 NVIDIA BioNeMo 識別 AI 蛋白質(zhì)，設(shè)計(jì)出功能更強(qiáng)大的新蛋白質(zhì)。一篇聯(lián)合論文對這些工程蛋白進(jìn)行了描述，其中一種蛋白質(zhì)用于治療疾病，另一種用于碳消耗。

德勤公司正在將 BioNeMo 上的 AI 模型 ESM 和 OpenFold 用于其 AI 藥物研發(fā)平臺的 3D 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測、模型等級分類和可靶向區(qū)域預(yù)測。

NVIDIA 初創(chuàng)加速計(jì)劃成員 Innophore 在其產(chǎn)品 Cavitomix 中使用了 BioNeMo，使用戶能夠分析任何輸入結(jié)構(gòu)中的蛋白空穴。基于 PyTorch 的 AI 模型 OpenFold 在 BioNeMo 上實(shí)現(xiàn)了 6 倍加速，能夠瞬間對線性氨基酸進(jìn)行三維蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測。

Holoscan 驅(qū)動(dòng)醫(yī)療設(shè)備中的實(shí)時(shí) AI 應(yīng)用

醫(yī)院每天都在使用數(shù)百萬醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行機(jī)器人輔助手術(shù)、放射治療、CT 掃描等。NVIDIA Holoscan 是一個(gè)可供醫(yī)療設(shè)備行業(yè)在邊緣處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的可擴(kuò)展、軟件定義的 AI 計(jì)算平臺，通過加速這些設(shè)備，提供臨床環(huán)境中的 AI 所要求的低時(shí)延推理。

比利時(shí)外科培訓(xùn)中心 ORSI 學(xué)院的醫(yī)生首次將 NVIDIA Holoscan 帶入到手術(shù)室中，為機(jī)器人輔助臨床手術(shù)提供支持，邁出了標(biāo)志性的一步。

在 Onze-Lieve-Vrouw 醫(yī)院，經(jīng)過 ORSI 培訓(xùn)的泌尿科醫(yī)生使用 Intuitive 的達(dá)芬奇機(jī)器人輔助手術(shù)系統(tǒng)成功操作了腎臟切除術(shù)。該系統(tǒng)在 CT 掃描得到的患者解剖結(jié)構(gòu)上疊加了一層增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)并使用 Holoscan 進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染和 AI 增強(qiáng)。通過視頻中的疊加層，外科醫(yī)生能夠清楚地看到可能在手術(shù)過程中被手術(shù)器械擋住的病人血管和組織結(jié)構(gòu)。

Parabricks 加速基因組學(xué)研究，

推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展

基因組測序用于確定特定生物體或細(xì)胞類型的基因構(gòu)成。加速基因組測序?qū)τ诔浞轴尫啪珳?zhǔn)醫(yī)療的潛力至關(guān)重要。

NVIDIA Parabricks 是一套 AI 加速的基因組分析應(yīng)用，可以提高從收集基因數(shù)據(jù)到分析和報(bào)告等整個(gè)測序過程的速度和準(zhǔn)確性。它可以在 16 分鐘內(nèi)完成對一個(gè)全基因組的分析，而這項(xiàng)工作在 CPU 上需要 24 小時(shí)左右，這意味著 NVIDIA Parabricks 在一臺服務(wù)器上一年可以分析約 32000 個(gè)基因組。

無論是在基因組學(xué)儀器上使用，還是通過云服務(wù)訪問，Parabricks 都可以進(jìn)行靈活、可擴(kuò)展、高效率的基因組學(xué)分析，提供更加精準(zhǔn)的診斷和量身定制的治療。

Form Bio 近期將 NVIDIA Parabricks 集成到其計(jì)算生命科學(xué)平臺中，使整體成本降低了 52%，速度加快了 80 多倍，幫助生命科學(xué)專業(yè)人士加快全基因組序列分析。

PacBio 推出的 Revio 系統(tǒng)是一款以高通量提供準(zhǔn)確、完整基因組的長讀測序儀。憑借板載 NVIDIA GPU，Revio 的算力比之前的 PacBio 系統(tǒng)高 20 倍。該算力用于處理所增加的規(guī)模和使用先進(jìn)的 AI 模型進(jìn)行堿基識別和甲基化分析。在空間生物學(xué)領(lǐng)域，Nanostring 正在其 CosMx 儀器中使用 NVIDIA 技術(shù)將細(xì)胞分割速度提高 5-20 倍。

MONAI 幫助構(gòu)建和部署醫(yī)學(xué) AI

準(zhǔn)確、詳細(xì)的處理醫(yī)療影像對于精準(zhǔn)診斷至關(guān)重要。使用 NVIDIA 技術(shù)加速的醫(yī)療影像 AI 框架 MONAI 簡化了能夠標(biāo)記和分析醫(yī)療影像的醫(yī)療 AI 應(yīng)用的創(chuàng)建。

MONAI 的下載量最近突破了 100 萬次，鞏固了其作為醫(yī)療 AI 開發(fā)者的 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工具的地位。MONAI MAPs 將使用該框架創(chuàng)建的 AI 模型轉(zhuǎn)換成能夠集成在醫(yī)療工作流程和醫(yī)療軟件生態(tài)中的應(yīng)用，簡化并提高了這些模型的部署效率。

生物醫(yī)學(xué)研究數(shù)據(jù)平臺 Flywheel 正在將 MONAI 整合到其產(chǎn)品中。在與威斯康星大學(xué)放射科的合作中，F(xiàn)lywheel 使用 MONAI 開發(fā)了一個(gè)基于模型的影像分類器來預(yù)測并標(biāo)注醫(yī)療影像中的人體區(qū)域。該 AI 應(yīng)用將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間從 8 個(gè)月縮短到僅一天。

辛辛那提兒童醫(yī)院通過機(jī)器學(xué)習(xí)運(yùn)維（MLOps）平臺 Weights & Biases 獲得了 MONAI，該院的 AI 研究人員獲得了一整套工具來訓(xùn)練和調(diào)整用于 AI 輔助物體檢測的計(jì)算機(jī)視覺算法，為診斷提供幫助。

隨時(shí)隨地使用 AI

隨著 AI 在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用和影響力日益廣泛，這項(xiàng)技術(shù)的戰(zhàn)略實(shí)施已變得至關(guān)重要。開發(fā)人員可隨時(shí)隨地通過全球系統(tǒng)集成商、原始設(shè)計(jì)制造商、云平臺等使用 NVIDIA Clara。

• 將 AI 加入到全球網(wǎng)絡(luò)中：全球系統(tǒng)集成商德勤（Deloitte）正在幫助世界各地的解決方案提供商將 NVIDIA Clara 加入到醫(yī)療生態(tài)中。通過訪問 Clara，德勤的專業(yè)人員使用用于醫(yī)學(xué)影像的 MONAI、用于聯(lián)邦學(xué)習(xí)的 NVIDIA FLARE 以及用于藥物研發(fā)的 BioNeMo，為整個(gè)行業(yè)的客戶開發(fā)創(chuàng)新解決方案。

• AI 解決方案專家：服務(wù)交付伙伴 Quantiphi 運(yùn)用其在 NVIDIA 醫(yī)療軟件方面的專業(yè)知識，為客戶提供 Clara Discovery、MONAI、BioMegatron、BioNeMoAI 等方面的 AI 解決方案咨詢。

• 云端管理數(shù)據(jù)：MONAI 已經(jīng)與所有主要的超大規(guī)模云提供商集成，可在一個(gè)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)優(yōu)化處理和數(shù)據(jù)共享。NVIDIA Parabricks 可用于所有公有云和基因組學(xué)專用云平臺，其中包括 Terra 云平臺，該平臺由麻省理工學(xué)院博德研究所和哈佛大學(xué)、微軟以及 Verily 共同開發(fā)，擁有超過 25000 個(gè)用戶。

• 軟件定義設(shè)備：系統(tǒng)制造商研華正在使用工業(yè)級邊緣 AI 平臺 NVIDIA IGX 在其一體式醫(yī)療級計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)低延遲的實(shí)時(shí)醫(yī)療應(yīng)用。

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