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初創(chuàng)企業(yè) Qubit Pharmaceuticals 采用 NVIDIA QODA，減少了為疑難雜癥找到潛在療法所需的時(shí)間和投資。

量子計(jì)算有望解決目前無法解決的問題，許多企業(yè)已經(jīng)在結(jié)合經(jīng)典和量子計(jì)算，應(yīng)對(duì)疑難雜癥藥物研發(fā)等挑戰(zhàn)。

(資料圖片)

初創(chuàng)公司 Qubit Pharmaceuticals 正在借助混合量子計(jì)算，加快藥物分子的模擬和建模速度，大幅降低為腫瘤、炎癥性疾病和抗病毒藥物找到潛在療法所需的時(shí)間與投資。

Qubit 正在使用適用于混合量子-經(jīng)典計(jì)算機(jī)的 NVIDIA QODA 編程模型和自家的 Atlas 軟件套件來構(gòu)建藥物研發(fā)平臺(tái)。Atlas 所創(chuàng)建的詳細(xì)物理分子模擬使計(jì)算速度相比傳統(tǒng)研究方法提高了 10 萬倍。

Qubit Pharmaceuticals 成立于 2020 年，在巴黎和波士頓設(shè)有辦公室。該公司是 NVIDIA 初創(chuàng)加速計(jì)劃成員。該計(jì)劃為前沿初創(chuàng)企業(yè)提供產(chǎn)品上市支持、專業(yè)知識(shí)與技術(shù)。

Qubit 擁有法國最大的藥物研發(fā) GPU 超級(jí)計(jì)算機(jī)之一，這臺(tái)計(jì)算機(jī)由 NVIDIA DGX 系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。這家初創(chuàng)企業(yè)的目標(biāo)是讓制藥公司可以在明年開始測試其通過該公司的 GPU 加速研究所發(fā)現(xiàn)的首批候選藥物。

Qubit Pharmaceuticals 總裁 Robert Marino 表示：“通過將 NVIDIA 的算力和領(lǐng)先軟件與 Qubit 的模擬和分子建模能力相結(jié)合，我們有信心大幅縮短藥物研發(fā)時(shí)間，并將成本降低 10 倍。我們將借助這一獨(dú)特的合作項(xiàng)目，開發(fā)出首個(gè)應(yīng)用于藥物研發(fā)的量子物理學(xué)算法。”

充分運(yùn)用前所未有的算力

計(jì)算藥物研發(fā)的一個(gè)環(huán)節(jié)是生成潛在藥物分子的高分辨率模擬，并預(yù)測這些分子與體內(nèi)目標(biāo)蛋白的結(jié)合程度。

為獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，研究人員需要進(jìn)行大規(guī)模采樣，模擬數(shù)百種不同的構(gòu)象（分子中原子的可能空間排列）。他們還必須正確模擬分子的力場（即能夠預(yù)測親和力的電荷），或一個(gè)分子與另一個(gè)分子的結(jié)合方式。

這種模擬和建模需要用到高性能計(jì)算，因此 Qubit 選擇了一臺(tái)使用 NVIDIA DGX 系統(tǒng)和其他 NVIDIA 加速服務(wù)器構(gòu)建而成的內(nèi)部超級(jí)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)共搭載 200 顆 NVIDIA Tensor Core GPU。這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行 Qubit 的 Atlas 軟件，只需幾個(gè)小時(shí)，就能完成傳統(tǒng)方法需要數(shù)年才能完成的計(jì)算。

Atlas 通過在微觀層面對(duì)量子物理學(xué)進(jìn)行建模來實(shí)現(xiàn)最高的準(zhǔn)確性。Qubit 團(tuán)隊(duì)正在采用 NVIDIA QODA 來探索如何將 GPU 加速超級(jí)計(jì)算機(jī)與量子計(jì)算機(jī)結(jié)合采用，后者所搭載的 QPU（量子處理器）有朝一日能夠加速用于分子建模的關(guān)鍵軟件內(nèi)核。

Qubit 的開發(fā)團(tuán)隊(duì)使用 NVIDIA cuQuantum SDK 來模擬量子電路，使其能夠設(shè)計(jì)出可在未來量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的算法。

將 AI 用于藥物研發(fā)的各個(gè)階段

據(jù) Qubit 估計(jì)，傳統(tǒng)研究方法要求藥物研發(fā)公司必須平均先合成 5000 種藥物化合物，而后才能進(jìn)行藥物上市前的臨床前試驗(yàn)，而基于模擬的藥物研發(fā)方法可以將這一數(shù)字減少到約 200 種，從而節(jié)省數(shù)億美元和數(shù)年的開發(fā)時(shí)間。

該公司的 Atlas 軟件包含用于藥物研發(fā)周期各個(gè)階段的 AI 算法。為了協(xié)助研究人員在目標(biāo)特征分析過程中分析對(duì)疾病起作用的蛋白質(zhì)，Atlas 支持微秒級(jí)分子動(dòng)力學(xué)模擬，這能夠幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)藥物分子與蛋白質(zhì)的新結(jié)合方式。

在篩選和驗(yàn)證候選藥物的過程中，研究人員可以使用 AI 模型來縮小潛在分子的范圍和生成新型化合物。Qubit 還在開發(fā)其他預(yù)測候選分子成藥性、安全性和交叉反應(yīng)性的過濾器。