许多疾病仍未获得足够的资金支持或关注，新药研发的成功率通常很低。
人工智能（AI）和模拟是两项有望重新定义治疗药物设计方式的技术，同时还能提供往往缺乏的所需数据集。
AI和量子技术还能带来药物开发之外的更多益处，包括更好的医学洞察、预测性医疗洞察和网络安全。
尽管生物技术取得了进展，但目前仍有逾7,000种疾病尚无有效治疗方法。全球卫生领域的差距也依然存在，许多传染病的治疗未能吸引足够的研究资金和制药领域的关注。据世界卫生组织统计，近20亿人——占全球人口的四分之一——无法获得基本药物。
人工智能（AI）和“模拟”是两项有望重新定义药物开发方式、并增强我们应对全球卫生危机能力的技术。
高昂的药物开发之路
一种新药从分子到药品的历程漫长、艰巨且成本高昂。开发单一药物的成本可能在13亿美元至40亿美元之间，耗时10至15年。每年都有数以千计有前景的化合物在实验室中被构想出来，但只有一小部分能够经历艰难的临床试验历程，而即便如此，成功也仍无法保证——在美国，约88%进入临床试验的药物最终未能通过审批并获得批准。
成功的药物开发需要在复杂的分子组合迷宫中找到方向——既要识别出最有前景、能够产生预期效果的化合物，又要避免不可预见的毒性和不良副作用。借助足够的数据和计算能力，AI可以帮助研究人员识别并缓解这些问题，从而打造更安全、更有效的治疗方案，并加快产品上市进程。然而，在某些情况下，几乎没有或完全缺乏可用于设计有效药物化合物的数据或分析，尤其是针对癌症、阿尔茨海默病以及其他此前无药可治的疾病。
新药开发的难度、成本和较低的成功率，极大地影响了研发项目的选择，使得针对较罕见或更具挑战性的疾病以及对较贫困人群影响尤为严重的疾病的治疗研发受到抑制。
AI与模拟的前景
要突破此前无药可治靶点所带来的挑战，需要超越AI、进入第一性原理物理学领域的技术。当AI缺乏设计有效治疗药物所需的数据时，模拟可以填补这一空白：通过对生物制药化合物进行数字化建模，并快速模拟其与人体内分子靶点之间的化学相互作用，从而创建新的数据集。
模拟这些数字孪生需要先进的计算技术——目前主要依靠传统图形处理器（GPU）硬件驱动，未来则将依靠GPU与量子混合芯片组，以求解支配电子层面分子相互作用的量子力学方程。近期GPU性能的提升使这些模拟能够在相关规模上运行，以前所未有的方式释放了模拟的潜力。
利用AI和量子物理学通过计算机开展科学实验的方法，能够揭示以往只能通过漫长而高昂的实体实验才能回答的问题。通过观察分子层面的化学相互作用所获得的洞察，可以生成研究人员所需的数据，从而为最难治疗的疾病开发有前景的新疗法。
在美国，约88%进入临床试验的药物最终未能通过审批并获得批准。
Jack Hidary，SandboxAQ首席执行官
药物研发之外的应用
先进计算技术的影响不仅限于药物开发。量子传感器凭借其对周围环境固有的敏感性，有望实现精准的医学成像和诊断，甚至能够测量重要器官周围磁场中最细微的偏差。
与AI相结合以消除背景噪声后，这些传感器能够获取以往在床边无法实现的医学洞察和图像。目前正在努力使这些设备更加强大、便携且更具成本效益，以便将其用于农村、偏远或军事医院、救护车以及其他无法使用、不可用或成本过高而无法配置传统诊断成像设备的场所。
预测能力还可以提供其他与医疗保健相关的洞察，并优化全球供应链和物流。在数据充足的情况下，我们有能力应对公共卫生威胁。我们可以提升预测基本医疗资源、原料和物资需求激增的能力，并精简这些物资向最急需地区的配送。
此外，随着网络攻击持续增加，尤其是针对医疗机构的攻击，采用符合后量子密码标准的现代密码管理可以保护机构免受当前及不断演变的威胁。保护知识产权及其他敏感医疗数据，可能降低研发（R&D）成本，并可能对可负担性产生影响。
通过全球社区释放潜力
COVID-19大流行检验了全球医疗体系的能力，暴露出诸多不足，也凸显了其改进的潜力。其中一点是，需要学术界与技术、制药及政府部门加强国际合作，以开发新的流程和技术，预防未来的大流行并改善医疗服务的提供。
在技术方面，QuPharm（一个由17家公司组成的联盟）已与Pistoia Alliance、量子经济发展联盟以及英国创新署的工业战略挑战基金合作，探索AI和量子技术在医疗保健领域的应用，其既定目标是建造一台量子计算机，以“克服创新的常见障碍并变革研发”。
正如世界经济论坛的《国家量子蓝图》所述，此类合作对于充分实现这些高度专业化且资源密集型技术的深远影响至关重要，也凸显了全球性、跨学科伙伴关系的重要性。
未来之路
AI及模拟等其他先进计算范式有望彻底变革患者护理，推动新药的快速研发，并确保药物在最需要的时间和地点可供使用。它能够助力新一代科学家探索治疗领域的新前沿，充分利用增强的医学成像和网络安全技术，并为世界应对不可预见的全球卫生挑战做好准备。
AI与模拟的潜力无穷无尽，但我们必须携手合作、弥合差距，共同迎接一个医疗保健更加可及、高效和有效的未来。让我们一起踏上这段变革之旅，以实现更好的医疗保健、社会和人类福祉。
