Illumina与英伟达合作 AI技术加速分析解读多组学数据 在ICA提供英伟达BioNeMo工具

【字体: 时间:2025年01月22日 来源:GENnews

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  强强合作

  

英伟达(Nvidia)与Illumina将展开合作,在药物研发、临床研究及人类健康领域,运用基因组学与人工智能(AI)技术来分析和解读多组学数据。两家科技领军企业在第 43 届摩根大通(J.P. Morgan)年度医疗健康大会前期宣布了这一合作。Illumina将在英伟达的加速计算平台上提供其 DRAGEN 分析软件,并在这家下一代测序巨头的Illumina互联分析(Illumina Connected Analytics,ICA)平台上提供英伟达的 BioNeMo 工具。通过整合双方技术,两家公司旨在将 DRAGEN 和因美纳多组学分析的应用范围,在全球扩展至所有能访问英伟达计算平台的地方。

Illumina全球软件与信息学负责人拉米・梅希奥(Rami Mehio)向《遗传工程与生物技术新闻》表示:“英伟达在打造图形处理器(GPU)作为加速平台方面取得了巨大成功,且其资产分布广泛。受不断增长的人工智能需求驱动,GPU 无处不在。我们将携手确保 DRAGEN 也能在 GPU 上运行。” 梅希奥称,这项工作已进行了一年,进展显著,但仍需一些时间才能完成。“我们的代码量相当大,要以高效方式将其全部移植到 GPU 上需要时间。英伟达和我们的团队一直在为此合作。如今我们已有运行的原型,但尚未达到量产质量。我们仍在增加功能并修复漏洞。”“我预计今年年底前肯定会有可用成果。”

在英伟达与几个未公开国家合作制定国家主权人工智能战略(national sovereign AI strategies)之际,将英伟达技术与 DRAGEN 及Illumina互联分析整合,对其大有裨益。

“绝佳机遇”

英伟达医疗与生命科学副总裁金伯利・鲍威尔(Kimberly Powell)表示:“这些国家既想保护本国人口数据,又想创造条件建立世界级医疗体系。因此,通过将 DRAGEN 引入搭载于我们 GPU 上的Illumina平台,我们获得了一个绝佳机遇。我们将有能力把这些卓越的基因组学能力融入这些主权人工智能项目,让这些国家拥有最先进的基因组学能力。”

除了开发新的生物学基础模型,英伟达和Illumina还同意利用Illumina互联分析,在推进多组学数据分析方面展开合作,并计划将英伟达的图像处理和单细胞三级分析工具整合到Illumina互联软件中。

两家公司表示,其研究人员还将通过Illumina互联分析,整合一系列英伟达技术,包括英伟达 AI 企业软件平台中的英伟达 RAPIDS™ 加速数据科学软件;用于药物研发的英伟达 BioNeMo™ 生成式人工智能平台,该平台包含生成式人工智能模型以及针对专有数据集的微调功能;还有用于空间细胞成像工作流程的英伟达 MONAI 框架。

鲍威尔称:“通过将这些技术引入(Illumina)互联分析平台,我们基本上能够大幅拓展基因组学生态系统,将其延伸至研究领域、药物研发领域,甚至有望覆盖全球每一家诊所。因为我们不再仅仅满足于解读人类基因组,而是要思考从人类基因组中能获取哪些见解。”“越来越多的行业参与者渴望深入了解生物学、疾病,希望借助这些工具研发新药或制定更好的治疗策略。但问题在于,整个人类基因组目前还无法被人类直接解读,必须先转化为机器可读形式。然后,我们要不断从这些数据中获取见解。现在我们确实到了必须更认真地应用机器学习和人工智能的时候。”

拜访黄仁勋

Illumina的梅希奥表示,此次合作始于一年前的摩根大通年度医疗健康大会。当时,他与Illumina新上任的首席执行官雅各布・塞森(Jacob Thaysen)博士一同前往英伟达创始人兼首席执行官黄仁勋(Jensen Huang)家中拜访。

梅希奥回忆道:“那次会面开启了我们将 DRAGEN 移植的初步工作,同时我们也着眼于共同探索生物基础模型,这确实蕴含着未来的巨大潜力。”

合作伊始,两家公司分两条路径推进。其一,探讨如何让 DRAGEN 利用 GPU;其二,梅希奥称:“我们讨论的第二部分是,英伟达以及整个世界正处于人工智能革命之中,而基因组学将从中受益。”

“我们的初步尝试是将英伟达的人工智能与计算能力引入我们的数据平台 —— Illumina互联分析,并结合我们自身的人工智能研究与分析,推动生物学基础模型等新领域的发展。所以,合作包含两部分。第一部分我们已取得重大进展,第二部分尚处于起步阶段。”

在周一晚间旧金山费尔蒙酒店(Fairmont San Francisco hotel),英伟达首席执行官黄仁勋主持的一场非正式 “炉边谈话” 中,Illumina首席执行官塞森向黄仁勋表示,两家公司合作有望产生的多模态人工智能模型,能够挖掘见解、简化流程,提升人类专家的能力。此次会议地点距离摩根大通大会举办地以北约半英里的小山坡处。

塞森指出:“整合其他信息、其他模态、其他‘组学’,将让我们对生物学有更深入的理解。但 DNA 本身就极具复杂性,当整合所有组学信息时,挑战呈指数级增长。情况变得如此复杂,我们确实需要强大的计算能力和人工智能来真正理解和处理这些数据。”

两家公司表示,其合作旨在进一步拓展全球基因组学市场。根据 Precedence Research 在 12 月 31 日发布的报告,去年该市场规模预计达 379.4 亿美元。此次合作还有助于在靶点识别、临床阶段药物研发及生物标志物发现等方面取得突破。

持续推进

周一,在第 43 届摩根大通年度医疗健康大会上,鲍威尔详细介绍了合作细节以及整合产品的潜在客户。

鲍威尔表示:“有诸多理由促使我们持续提升降低成本、提高速度的能力,引入人工智能等新方法,切实拓展市场。”“我们将携手在Illumina互联分析平台上开发新应用,引入基因组学基础模型,推出大规模实时单细胞应用,并将基因组学的可及性和实用性拓展至药物研发等新市场。”

“关于生物学的基础构成要素,我们仍有许多需要学习的地方。这些知识蕴含在Illumina生成的海量数据中。现在我们将共同努力打造工具、提升能力,将基因组学市场带入下一代,拓展至生成式人工智能基因组学领域,甚至让研究界、生物制药和生物技术领域更易获取相关成果,进而扩展到临床及临床研究应用。”

Illumina首席技术官史蒂文・巴纳德(Steven Barnard)博士表示,与英伟达的合作契合因美纳未来技术战略的三大支柱。第一支柱是继续提供市场领先的仪器和测序技术;第二支柱是将Illumina的内容服务拓展至多组学领域。第三支柱 “本质上是成为所有这些生物数据事实上的洞察与解读引擎”。“除了硬件之上的软件,拥有最佳工具和技术来支持第三支柱极其重要。”



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