我们进入了一个前所未有的时代。随着技术的快速变化,计算机科学,人工智能,基因工程,神经科学和机器人技术的发展已开始领导医学的未来。在过去的10年中,世界各地的研究机构在人工智能领域取得了巨大的突破。其中,计算机视觉,自然语言处理和语音识别领域中最惊人的进步。全球技术巨头正在促进人工智能技术在不同的业务场景中的应用。亚马逊,Google和Microsoft开发了巨大且可扩展的云计算资源,可以支持人工智能系统的培训并为业务实施提供平台。此外,他们还分配了有针对性的人才,资源和财务激励措施,并期待使用人工智能加速医疗领域的下一个突破。这些技术公司(包括苹果)制定了相应的策略和产品计划,其目标直接指向医疗和健康领域的核心。每隔几周,最新的报告显示,新的人工智能工具在某些医学诊断任务中达到了人类专家的水平。计算能力不断增加,算法正在不断提高,并且广泛应用数十亿行计划代码的应用不仅可以提高技术创新的速度,而且对科学领域产生了深远的影响。人工智能和数据科学改变了经典学科的科学研究方法,例如生物学和化学,甚至导致制药行业以新的实验范式出现。
生物技术领域的技术生长和创新周期同样令人印象深刻:不久前,我们只能使用试管中病毒或细菌的遗传物质进行简单的基因克隆实验。现在,我们能够准确地在巨大的人类基因组上编辑编辑位点。专注于下一代基因疗法和T细胞工程的公司可以帮助癌症患者克服癌症。 DNA(DNA)测序,医学成像和高分辨率显微镜的数据正在爆炸,并为人工智能和机器学习技术提供了绝佳的机会。这使我们能够使用这些技术来挖掘大量数据背后的生物学意义。在这样的趋势下,以技术为中心的初创公司出现了,在人工智能和生物技术的整合时代就出现了。这些年轻的公司正在针对传统的药物开发领域,期待使用他们最聪明的思想,最新想法和新鲜的血液在跨距离背景中为制药行业开设新篇章。
本书探讨了生物学和计算机科学领域的创新将如何影响未来的医学。基于治疗工程的新行业已经开始成立。大约200年前,Poppy在欧洲及其他地区被广泛用于治疗,Emmanuel Merck看到了使用Poppy生产止痛药的商机。他受到弗雷德里克·塞苏纳(Frederick Sethuna)的启发。塞图纳(Sethuna)开发了一个创新的过程,用于从罂粟中提取鸦片生物碱,并命名了这种新纯化的麻醉物质吗啡(以希腊梦命名)。这些德国人创建了制药行业。在此之前的数千年中,药物代表了在不同培养物中使用炼金术士,医师或萨满教徒的使用来产生未知的治疗特性的有毒混合物。有机化学的澄清永远改变了小分子药物的生产和制备方法和医学实践原理。
制药业在工业革命期间出现,并在各个技术领域吸收了开发成就,尤其是煤炭染料工业带来的一系列化学创新。十年后,第二次世界大战的末期,英国和美国的实验室重新出现了类似于原始制药行业的创新速度。从1952年到1953年,在这两个时期的制作年中,计算机科学,分子生物学,神经科学,人工智能和现代医学的基础研究几乎同时出现,并随着太平洋引爆的第一个氢炸弹的令人眼花hight乱的光芒。毫不夸张地说,经常报告各个领域的科学研究中的尖端位置。
医学还从原子时代的科学发现和技术发展中受益匪浅。生物技术的发展植根于分子生物学研究。 1953年,DNA分子的双螺旋结构的发现标志着分子生物学的起源,1970年代的重组DNA技术成功地将分子生物学研究促进了新阶段。现在,在世界十大药物中,有7种来自生物技术创新。
同样在1953年,美国食品药品监督管理局(FDA)批准了甲氨蝶呤进行临床癌症治疗,这标志着癌症化学疗法的正式进入临床实践。早期的化学疗法为选择性攻击癌细胞的治疗思想提供了合理的基础,并在未来几十年中启发了新的化学疗法研究。同时,临床医生在评估这些化学疗法药物(和新药)的临床试验中的关键作用已经开始突出显示,并且与药物化学家和药剂师一起,它们已成为制药行业的重要决策者。
法律的澄清永远改变了小分子药物的生产和制备方法和医学实践原理。
制药业在工业革命期间出现,并在各个技术领域吸收了开发成就,尤其是煤炭染料工业带来的一系列化学创新。十年后,第二次世界大战的末期,英国和美国的实验室重新出现了类似于原始制药行业的创新速度。从1952年到1953年,在这两个时期的制作年中,计算机科学,分子生物学,神经科学,人工智能和现代医学的基础研究几乎同时出现,并随着太平洋引爆的第一个氢炸弹的令人眼花hight乱的光芒。毫不夸张地说,经常报告各个领域的科学研究中的尖端位置。
医学还从原子时代的科学发现和技术发展中受益匪浅。生物技术的发展植根于分子生物学研究。 1953年,DNA分子的双螺旋结构的发现标志着分子生物学的起源,1970年代的重组DNA技术成功地将分子生物学研究促进了新阶段。现在,在世界十大药物中,有7种来自生物技术创新。
同样在1953年,美国食品药品监督管理局(FDA)批准了甲氨蝶呤进行临床癌症治疗,这标志着癌症化学疗法的正式进入临床实践。早期的化学疗法为选择性攻击癌细胞的治疗思想提供了合理的基础,并在未来几十年中启发了新的化学疗法研究。同时,临床医生在评估这些化学疗法药物(和新药)的临床试验中的关键作用已经开始突出显示,并且与药物化学家和药剂师一起,它们已成为制药行业的重要决策者。
本书的内容
该书将生物技术和人工智能领域的历史背景与尖端研究联系起来,并着重于影响医学发展的重大创新成就。一些章节还将为基因和细胞疗法领域的新公司以及使用人工智能探索创新治疗方法的新公司提供深入的介绍。对医学发展历史的深入了解将有助于我们更好地了解当今的制药行业,并深入了解未来的医疗进化和发展。
第1章首先概述了技术创新的里程碑,这对于现代生物学和生物医学科学的应用至关重要。本章的第一部分将介绍基因组学如何成功响应COVID-19大流行期间的大规模基因组测序数据,以及生物技术公司如何使用这些数据开发新型的冠状病毒疫苗。以下详细介绍了生物学领域最近的范式转变,描述了该领域的发展方式。本章的另一个重点是计算生物学在人类基因组测序中的重要作用及其在21世纪的医疗潜力。
第2章涵盖了人工智能和里程碑事件领域的发展历史,这些历史在深度学习方面取得了惊人的进步。我们将讨论神经科学对人工神经网络的贡献以及视觉形成的神经生物学基础。此外,本章将在深度学习中介绍不同类别的机器学习方法和当前的突破。最后,我们将对人工智能在医疗领域的应用有初步的了解,并以当今人工智能的局限性结束。
在第3章中,我们将回到石器时代,回顾人类在寻找天然药物时进行的第一个随机实验。内容的第一部分涵盖了四个时代,并基于植物学,化学疗法,生物疗法和治疗工程引入了医学方法。本章将探讨药物的工业制造和现代制药行业的兴起,介绍化学疗法药物和抗生素的诞生以及战争对其发育的影响,并将讨论包括免疫疗法在内的癌症治疗方法的发展。本章还涵盖了21世纪的制药业务模型以及生物技术在药物发现方法中的创新作用。
第4章首先介绍了基因组精度编辑工具的发展历史和时间表。本章将花费大量时间讨论分子生物学,生物信息流和重组DNA技术的历史。我们还将重点关注CRISPR-CAS系统,这是细菌的第二代生物技术工具,已成为基因编辑的一种关键手段。此外,我们还将回顾基于CRISPR-CAS基因疗法的临床试验,以描述成功抗衡冠状动脉RNA(核糖核酸)疫苗的新型冠状病毒的平台和创新。
第5章将揭示巨型科技公司 - 亚马逊,苹果,Google和Microsoft如何干预医疗保健领域,介绍新兴的数字健康领域及其投资趋势以及医疗保健技术创新的驱动力。一系列短篇小说将表明各种科技巨头作为后来者渗透到医疗保健领域并进行破坏性创新的能力,同时我们还将研究这些公司在医疗保健领域的竞争优势。
在第6章中,我们将探讨人工智能技术如何影响当今的生物医学研究,以及它将如何影响生物医学科学的未来。本章介绍了深度学习算法在癌症和脑部疾病中的应用。接下来,我们将重点关注临床人工智能辅助医疗设备所面临的监管措施和挑战。第7章将探讨人工智能和机器学习在药物发现中的作用,介绍药物发现和人工智能辅助药物设计的计算方法,为该领域创新奠定基础的生物技术公司以及人工智能在药物发现和开发行业中的当前地位。
在第8章中,我们将首先讨论技术融合和基于人工智能的假设生成,以评估新的发现引擎如何帮助生物学,药物和医疗领域。接下来,我们将探讨传统实验方法和计算方法的组合如何将新技术堆栈带入生物学研究并促进生物学的发展。然后,将运动行为控制和大脑作为重点,我们将了解人工智能在神经生物学中的潜力以及在人工智能和医疗保健领域的大脑科学研究的价值。最后,我们将研究使用技术和工程来实现医学方法创新的各种新兴公司。
本文摘自Brian Hilbush撰写的“人工智能和计算生物学的未来”