雲端計算支援的診斷工具對抗擊新冠疫情至關重要

已支援包括中國在內的17個國家的87個組織，並計劃在2021年分配1200萬美元

2021年4月13日，亞馬遜雲科技宣佈啟動新一階段的診斷開發計劃。診斷開發計劃是亞馬遜雲科技於2020年3月推出的全球性專案，致力於幫助世界各地的組織利用雲的力量加速疾病診斷研發。通過該計劃，亞馬遜雲科技承諾提供2000萬美元的計算額度及專業服務團隊的定製化專業知識支援，幫助推動診斷創新。目前為止，亞馬遜雲科技已經向包括中國在內的企業和研究機構提供了800萬美元資助，新一階段將分配剩餘的1200萬美元。同時，新一階段的資助範圍將擴大到三個全新的領域：1）通過早期疾病檢測識別個體和社群層面的疾病爆發；2）通過預後更好地瞭解疾病軌跡；3）通過公共衛生基因組學支援全球病毒基因組測序。

在該計劃的第一階段，亞馬遜雲科技已經幫助了包括中國在內的17個國家的87個組織，包括非營利組織、研究機構、初創企業、和大型企業，所支援的診斷專案包括：抗體、抗原和核酸的分子測試、診斷成像、可穿戴裝置、以及使用人工智慧和機器學習技術檢測病毒的資料分析工具，等等。

新一階段，亞馬遜雲科技將繼續優先考慮新冠疫情專案，同時也將評估關注其它傳染病的專案。4月12日起，到2021年年底，全球各類感興趣的組織都可以申請這一計劃，但亞馬遜雲科技將優先考慮7月31日前收到的申請。有興趣的組織可放問以下連結申請https://aws.amazon.com/government-education/nonprofits/disaster-response/diagnostic-dev-initiative/ 。

“從機器學習驅動的X光影像分析，到快速、高質量和直接面向大眾的檢測方式，過去一年我們看到了疾病診斷方式的眾多革命性創新。”亞馬遜新冠疫情響應首席醫療官Vin Gupta博士表示，“這些創新還將持續發生，不斷提高我們應對未來疫情爆發的能力。診斷開發計劃已經帶來了一系列鼓舞人心的成果。我們也期待，通過幫助更多組織和社群更好地利用雲端計算技術，能夠更快地識別和應對未來可能發生的疫情。”

 第一階段亮點專案舉例

亞馬遜雲科技診斷開發計劃加速了多個對新冠病毒檢測有直接作用的專案，為醫療診斷帶來了更多可能性。這些專案不僅幫助醫學界快速應對新冠疫情，還支援了許多用以應對其它傳染病的重要工作。

以下是亞馬遜雲科技診斷開發計劃所支援專案的幾個典型代表。

晶泰科技推動老藥新用篩查

總部位於深圳，在北京、波士頓、上海設有分部的晶泰科技（XtalPi），是一家以數字化、智慧化驅動藥物研發創新的科技公司。在新冠疫情爆發後，該公司很快對近3000個已通過美國藥監局（FDA）稽核的上市藥物、以及超過1萬種中藥成分分子，進行了老藥新用的掃描，成功找到了183個可能對新冠病毒有潛在治療效果的藥物。之後，晶泰科技對這些藥物的活性進行了排序，又通過更加高精度的計算化學方法，鎖定了38個潛在有效的藥物，與合作伙伴分享。晶泰科技能迅速地完成大量藥物篩選，得益於其Intelligent Digital Drug Discovery and Development (ID4)雲端智慧藥物研發平臺。在這個平臺上，晶泰科技通過自主研發的基於GPU計算例項的機器學習框架，實現大規模的模型訓練及引數優化。在AI模型研究及設計初期，晶泰科技的科學家團隊通過Amazon SageMaker服務實現了對模型及引數的快速驗證，其友好的互動式介面加速了演算法研發效率。憑藉準確的預測與海量計算資源的支撐，晶泰科技的ID4平臺已經加速了超過100款管線藥物的研發，正在並行推進超過30款新藥的藥物發現工作。

“ID4智慧藥物研發平臺至今已服務幾十家藥企，在速度、精確度、安全性上的優勢越來越多地受到藥物創新企業的認可和青睞。這離不開亞馬遜雲科技強大的計算、儲存、人工智慧和機器學習等眾多服務的支援。我們希望能夠利用ID4平臺，為藥企提供強大的藥物研發引擎，做藥企創新研發道路上的有力夥伴，以優勢明顯的研發服務，進一步推動藥物研發的智慧化程式。”晶泰科技CTO劉陽表示。

益體康以遠端心電診斷服務基層醫療

益體康專注遠端醫療服務，為眾多醫療健康服務機構提供產品與技術支援。新冠疫情期間，益體康的遠端心電服務打破了檢查端和診斷端的空間限制，為身處隔離病房的新冠肺炎患者提供了及時的心電診斷，同時，也讓眾多基層醫院的病患在大型醫院減少或暫停普通疾病接診的情況下，依然可以得到專業的心臟問題初診和分診，從而降低了因密切接觸導致新冠肺炎感染的可能性。在2020年，益體康搭建於亞馬遜雲科技上的心電診斷中心共計支援了超過1000所基層醫療機構的超過11萬例遠端心電診斷。亞馬遜雲科技大大提升了益體康AI模型訓練和更新的效率，並降低了資料儲存的成本。

“在心電領域，醫學上已經證明了QT間期延長綜合徵和新冠肺炎之間有非常強的相關性，後續希望通過亞馬遜雲科技的機器學習服務針對這種已經證明的相關性單獨訓練出一套預測模型，並嘗試關聯冠狀病毒引起的多種疾病之間的相關性。”益體康（北京）科技有限公司副總裁/CTO趙俊淋表示。

 圖1、圖2  益體康遠端心電服務支援基層醫療

史丹佛大學醫學院開發基於智慧手錶的診斷 “報警系統”史丹佛大學醫學院醫療創新實驗室的研究人員開發了一款智慧手錶應用，旨在準確標記出個體免疫系統抵抗潛在新冠感染的跡象。該應用通過演算法檢測個人靜息心率和步數的變化。早期試驗結果喜人，在一項試驗性測試中，這個應用成功地在新感染者發現症狀10天之前就發出了可能的感染預警。該應用目前已進入新一階段的研究，史丹佛大學團隊正在招募參與者，目標是達到1000萬名參與者，以提高其實時檢測新冠肺炎感染跡象的能力。這款基於智慧手錶的早期檢測系統構建在亞馬遜雲科技上。在應用構建過程中，亞馬遜雲科技專業服務團隊與研究人員協作，在該項研究中幫助擴充套件資料處理管道。

圖3 史丹佛大學醫學院開發的新冠疫情可穿戴研究App

“我們希望利用可穿戴裝置進行的持續篩查能夠提供可擴充套件的診斷解決方案，以克服現有的檢測障礙。同時，通過將資料訪問範圍擴大到更廣泛的研究人員，我們希望能夠推動更多新的發現，改善人類健康。我們也期待利用雲端計算帶來更多新的研究的可能性。”史丹佛大學醫學院遺傳學教授兼主席Michael Snyder博士表示。

 Helix在全美普及高靈敏度新冠檢測

Helix是一家基因組學初創公司，其整個軟體平臺都建立在亞馬遜雲科技上。Helix正在迅速擴充高靈敏度分子新冠檢測的使用範圍，幫助美國各地的衛生系統、僱主、政府和其它組織實現次日出檢測結果。Helix®新冠肺炎檢測解決方案已經獲得美國食品和藥品管理局（FDA）的緊急使用授權。該公司正在擴大規模，以便處理在美國每天多達10萬次的新冠檢測，使其成為美國最大的新冠檢測實驗室之一。Helix提供了端到端、高度可擴充套件的解決方案，既可以通過鼻拭子輕鬆實現樣本的自我採集，同時支援無監督或受監督的現場樣本採集，檢測新冠病毒感染。

“與亞馬遜雲科技合作，不僅使我們能夠在短時間內搭建起新冠肺炎檢測解決方案，還使Helix能夠快速擴充套件，滿足去年冬天激增的檢測需求。其作用是非常巨大的。隨著疫情的惡化，我們能夠在亞馬遜雲科技的基礎之上，為全美數千個社群、數百萬人的生命提供幫助。”Helix公司工程副總裁Jim Chou表示。

Centro Diagnostico Italiano和Bracco Imaging建立了開源影像檔案專案

由Centro Diagnostico Italiano和Bracco Imaging領導的醫療和研究組織聯盟，協同建立了AIforCOVID影像檔案，這是一個擁有近1000張胸部X光片和新冠肺炎患者匿名臨床資料的儲存庫。聯盟內的多家研究機構開發了三種機器學習方法，可以在亞馬遜雲科技上對這些影像和臨床資料進行分析。基於這些分析，聯盟開發了一個模型，能夠通過胸部X光影像和臨床資料，預測新冠肺炎患者的臨床結果。AIforCOVID網路收集的所有資料都放在專案網站（https://aiforcovid.radiomica.it/），供國際科技界的成員下載。

圖4  AlforCOVID專案的新冠患者胸部X光片，對感染區域的AI劃線(紅色)與手工劃線(綠色)很接近

“在對新冠患者的管理中，放射影像學對診斷和治療方案起著至關重要的作用。得益於亞馬遜雲科技的技術和專業支援所帶來的機器學習力量，我們已經能夠快速理解診斷成像和臨床分析所產生的大量資料。我們正在努力提供實用的資源，世界各地的醫院和組織可以應用這種資源，增加對疾病的理解，促進自己的診斷工作，改善患者治療。”義大利診斷中心影像診斷和立體定向放射外科主任Sergio Papa表示。

“通過與Centro Diagnostico Italiano和亞馬遜雲科技合作，我們已經開始探索將人工智慧應用於臨床資料的潛力。我們意識到，這場革命才剛剛開始。醫療正在快速走向一種新的方式，將資料與臨床實踐和患者管理進行整合、互聯。”Bracco全球影像事業部研發總監Fabio Tedoldi 表示。