大模型、IGX平台 NVIDIA加速AI在医疗生命科学的落地 原创

AI正在赋能各个产业，医疗便是其中之一。AI在影像筛查诊断、实验室检测、药物研发、医疗资源调控等方面积极发挥作用。

在GTC 2022大会上，NVIDIA发布NVIDIA NeMo大型语言模型服务和NVIDIA BioNeMo LLM服务，以及面向医疗边缘AI用例的NVIDIA IGX平台，为生命健康、制药和生物技术公司带来更多AI赋能。

利用大规模模型的力量

时至今日，大模型已经成为整个AI产学界追逐的技术宠儿，各式各样参数不一、任务导向不同的大模型层出不穷。大模型具备效果好、泛化能力强等特点，进一步增强了AI的通用性，成为AI技术和应用的新基座。

NVIDIA发布两项全新大型语言模型（LLM）云AI服务——NVIDIA NeMo大型语言模型服务和NVIDIA BioNeMo LLM服务，使开发者能够轻松调整LLM并部署定制的AI应用程序，其可用于内容生成、文本摘要、聊天机器人、代码开发，以及蛋白质结构和生物分子特性预测等。

通过NeMo LLM服务，开发者能够在NVIDIA管理的基础设施上使用被称为提示学习的训练方法快速定制多个预训练基础模型——从30亿个参数到世界上最大的LLM 之一Megatron 530B。与从头开始训练模型所需的数周或数月相比，该过程只需几分钟到几小时。

NVIDIA BioNeMo服务是云应用程序编程接口（API），它可以将LLM用例扩展到语言以外的科学应用中，加快制药和生物技术公司的药物研发速度。

提示学习是使用一种名为P-tuning的技术来定制模型，使开发者只需使用几百个示例就能快速定制最初需要使用数十亿个数据点训练的基础模型。定制流程生成任务专属的提示标记，这些标记会与基础模型相结合，为特定用例提供更高的准确性和更相关的响应。

开发者可以使用同一模型定制多个用例并生成许多不同的Prompt Token。游乐场功能提供可以轻松实验并与模型互动的无代码选项，进一步提高了LLM对行业特定用例的有效性和可及性。

BioNeMo LLM服务包括两个用于化学和生物学应用的新BioNeMo语言模型。该服务提供蛋白质、DNA和生物化学数据方面的支持，帮助研究人员发现生物序列中的模式和洞察。

NVIDIA的BioNeMo框架包含蛋白质和化学领域的预训练LLM模型，可简化训练、推理和扩展。BioNeMo是NVIDIA NeMo Megatron框架针对化学、蛋白质和DNA/RNA序列领域的扩展。

BioNeMo使研究人员能够利用包含数十亿个参数的模型来扩大研究范围。这些大型模型可以储存更多关于蛋白质结构、基因间进化关系的信息，甚至可以生成用于治疗的新型生物分子。

Terra云平台上的NVIDIA Clara

生命科学领域正处于一场数据革命之中，研究人员迫切需要一种将机器学习引入生物医学的新方法。

NVIDIA宣布与麻省理工学院和哈佛大学旗下的博德研究所（The Broad Institute）合作，为Terra云平台提供快速分析海量医疗数据所需的AI和加速工具。这将惠及该平台的25000多名用户，这些用户包括来自学术界、初创企业和大型制药公司的生物医学研究人员。

此次合作旨在将 NVIDIA AI领域的专长和医疗计算平台与博德研究所的全球知名研究人员、科学家和开放平台建立连接，重点关注三大关键领域：

在Terra平台上提供NVIDIA Clara Parabricks：Parabricks是一款用于测序数据二级分析的GPU加速软件套件，现可用于六个新的Terra工作流。用户现在可以使用Clara Parabricks，在一个多小时内完成全基因组的分析，而在基于CPU的环境中这项工作需要24个小时才能完成，并且，使用Parabricks计算成本降低一半以上。

构建大型语言模型（LLM）：为深入探究人类生物学，研究人员将使用今日发布的用于生物学LLM模型的AI应用框架——NVIDIA BioNeMo，来开发DNA和RNA（生命的“基础构件”）的基础模型。

为基因组分析工具包（GATK）带来更加强大的深度学习：NVIDIA正致力于为10多万名研究人员所使用的行业标准工具——博德研究所的GATK工具包打造新的深度学习模型，帮助研究人员识别与疾病相关的基因变异。这将助力新药研发人员研究新的疗法。

其中，NVIDIA Parabricks GPU加速的工作流为研究人员提供更快的周转时间和更低的成本，以进行广泛的基因组数据分析。在博德研究所的GATK最佳实践——生殖细胞突变检测分析流中，Parabricks在GPU上进行分析的速度提高了24倍，而成本减半。

博德研究所的研究人员还能够访问用于医学影像AI的开源深度学习框架——MONAI以及用于加快数据准备工作的GPU加速数据科学工具包——NVIDIA RAPIDS。后者可用于基因组单细胞分析。

NVIDIA医疗边缘AI计算平台

如今边缘AI在医疗行业加速落地，NVIDIA发布面向医疗边缘AI用例的NVIDIA IGX平台，让智能机器与人机协作能够获享先进的安全与保障功能。

IGX是一种软硬件结合的平台，可提供安全、低延迟的AI推理，以满足临床需求，从一系列医疗应用（包括机器人辅助和患者监护）设备和传感器获得即时见解。

IGX采用专为医疗认证的工业级组件，支持更轻松地将医疗设备从临床试验阶段推进到实际部署。

IGX平台支持NVIDIA Clara Holoscan，这是一种特定领域专用平台，助力医疗设备开发者接合边缘、本地数据中心与云服务。通过这种集成，开发者可快速开发新型软件定义设备，将最新AI应用直接引入手术室。

三家领先医疗设备初创公司（Activ Surgical、Moon Surgical和Proximie）选择了依托IGX平台运行的NVIDIA Clara Holoscan，为其手术机器人系统提供强大支持。这三家公司均为NVIDIA初创加速计划的成员，该全球计划旨在助力科技初创公司更快地发展壮大。

包括这三家公司在内，目前已有70多家医疗设备公司、医疗中心和初创公司在使用Clara Holoscan，推进在临床环境中部署AI应用的工作。

结语

AI赋能生命健康领域，随着海量数据的涌入，生命科学行业正全面转向人工智能（AI）及其技术子集（特别机器学习），全面简化从数据挖掘到制造流程的整个业务链条。

从BioNeMo LLM到NVIDIA IGX平台，NVIDIA从软硬件以及产业合作多维度为医疗行业拥抱AI提供支持。相信随着这些产品的落地，医疗的AI也将更快到来。