基于飛槳打造的量子機(jī)器學(xué)習(xí)工具“量槳”，建起了人工智能與量子計(jì)算之間的橋梁，支持常用的量子電路模擬并提供組合優(yōu)化、量子化學(xué)等前沿應(yīng)用工具包。同時(shí)，為了便于開發(fā)者利用量子科學(xué)快速進(jìn)行應(yīng)用向探索，量槳還提供了翔實(shí)的入門教程和場(chǎng)景案例(qml.baidu.com)，為廣大量子計(jì)算愛好者提供了一條可行的學(xué)習(xí)途徑。

今年1月，在量子計(jì)算頂會(huì)QIP2021上，量槳重點(diǎn)新增了分布式量子信息處理模組LOCCNet，在量子糾纏處理場(chǎng)景中達(dá)到業(yè)界最優(yōu)并得到了廣泛的關(guān)注，更是支持量子態(tài)分辨、量子隱形傳態(tài)等核心量子信息處理方案的便捷開發(fā)。量槳團(tuán)隊(duì)通過(guò)LOCCNet發(fā)現(xiàn)了全新的糾纏提純方案，達(dá)到業(yè)界最優(yōu)，可用于推動(dòng)量子通信等技術(shù)的發(fā)展。今年3月，量槳適配飛槳框架2.0也重磅升級(jí)至2.0版本，運(yùn)行性能最高可提升40%，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。

同時(shí)，量槳還新增量子噪聲模塊，支持開發(fā)者在量子算法中設(shè)置常見的噪聲從個(gè)人開發(fā)適用于近期含噪量子設(shè)備的應(yīng)用。通過(guò)百度飛槳深度學(xué)習(xí)平臺(tái)賦能量子計(jì)算，量槳為領(lǐng)域內(nèi)的科研人員以及開發(fā)者提供了便捷開發(fā)量子人工智能應(yīng)用強(qiáng)有力的支撐，也推動(dòng)著人工智能與量子計(jì)算的融合創(chuàng)新。

事實(shí)上，學(xué)術(shù)界長(zhǎng)久以來(lái)往往瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)的方向進(jìn)行投入，即學(xué)科前沿，但應(yīng)用落地的速度相對(duì)緩慢。隨著本世紀(jì)的信息環(huán)境發(fā)生著巨大而深刻的變化，開始快速反映并聚集人類的發(fā)現(xiàn)、需求、創(chuàng)意、知識(shí)和能力，學(xué)科交叉碰撞，為前沿學(xué)科的技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)“加速度”，特別是近期可深刻感受到的生物醫(yī)學(xué)研究方向上的突破與創(chuàng)新。

2020年人類與病毒之間的一場(chǎng)遭遇戰(zhàn)，人工智能以生物計(jì)算角度切入生命科學(xué)，加速了生物醫(yī)藥研發(fā)的效率與速度。去年5月，百度推出了全球首個(gè)mRNA疫苗基因序列設(shè)計(jì)算法 LinearDesign，可用來(lái)高效設(shè)計(jì)優(yōu)化mRNA序列。而從生物學(xué)角度看，疫苗的研制有多個(gè)方向，如DNA疫苗、mRNA疫苗、蛋白質(zhì)疫苗和最常見的滅活疫苗等。其中，技術(shù)成熟且效果不錯(cuò)的滅活疫苗研制一般在10年左右，而這次我們之所以能夠一年研制出滅活疫苗可以說(shuō)是舉全國(guó)之力創(chuàng)了奇跡，但這不是常態(tài)。相比來(lái)講，mRNA疫苗可省去蛋白質(zhì)疫苗需要體外培育抗原的環(huán)節(jié)，大大減少了生產(chǎn)周期，更有希望成為未來(lái)的預(yù)防工具。一旦成功，以后再有其他類似病毒，我們只要搞定病毒的關(guān)鍵基因序列疫苗就算完成了一半，這讓疫苗的研發(fā)周期瞬間從10年左右拉至周級(jí)單位，疫苗研發(fā)也由此從一種生物化學(xué)問題轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ虇栴}。

但mRNA 疫苗的挑戰(zhàn)在于非?！按嗳酢?，很容易在保存和運(yùn)輸過(guò)程中因?yàn)榻到舛В?dǎo)致蛋白質(zhì)表達(dá)效率的大幅降低，而百度研發(fā)的LinearDesign算法則針對(duì)mRNA 疫苗的這一挑戰(zhàn)做出優(yōu)化，提出了一種更為直接和高效的解決方案。目前，在新型冠狀病毒刺突蛋白序列上的計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)也已證明了LinearDesign的有效性。該算法帶來(lái)的解決方案不僅可以設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定的蛋白序列，而且只需要1個(gè)半小時(shí)左右的時(shí)間。

此外，如果再進(jìn)一步采用線性時(shí)間近似算法，所需的時(shí)間將可再縮短至16分鐘，而與最優(yōu)解的能量差距（衡量穩(wěn)定性的指標(biāo)，能量越低越穩(wěn)定）只有0.6%。這兩種設(shè)計(jì)相比于自然界天然存在的新型冠狀病毒刺突蛋白mRNA序列要穩(wěn)定的多（能量降低了150%）。早在去年，領(lǐng)先的LinearDesign算法就已向全球疫苗研發(fā)機(jī)構(gòu)及研究中心等免費(fèi)開放，并在arXiv發(fā)布了相關(guān)論文，助力新型冠狀病毒疫苗研發(fā)。

目前，百度也已與中國(guó)疾病預(yù)防控制中心病毒病預(yù)防控制所簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，聯(lián)合設(shè)立“中國(guó)CDC應(yīng)急技術(shù)中心-百度基因測(cè)序工作站”。此外，中國(guó)疾病預(yù)防控制中心后續(xù)還將使用百度LinearDesign算法設(shè)計(jì)的mRNA疫苗序列進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證疫苗的穩(wěn)定性和蛋白質(zhì)表達(dá)效率。2020年底，在國(guó)際頂尖人工智能峰會(huì)The AI Summit上，百度憑借LinearFold和LinearDesign算法在新冠抗疫中的杰出貢獻(xiàn)，榮獲了AIconics首屆“AI For Good(人工智能向善)”獎(jiǎng)。中國(guó)AI的技術(shù)實(shí)力、責(zé)任擔(dān)當(dāng)以及與行業(yè)深度結(jié)合的能力再次收獲國(guó)際盛贊。

除了LinearDesign外，百度在生物計(jì)算方面積累的其他成熟經(jīng)驗(yàn)已基于飛槳打造的螺旋槳PaddleHelix進(jìn)行開源，提供包括大規(guī)模的分子預(yù)訓(xùn)練、藥物-靶點(diǎn)親和力預(yù)測(cè)、以及 ADMET 成藥性預(yù)測(cè)等一系列算法和模型。同時(shí)，螺旋槳PaddleHelix生物計(jì)算平臺(tái)底層依舊以飛槳核心框架作為支持，有深度開發(fā)需求的開發(fā)者也可以滿足自身所需。從上層應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)講，PaddleHelix滿足了藥物研發(fā)，疫苗設(shè)計(jì)和精準(zhǔn)醫(yī)療三大主要場(chǎng)景，幫助生物信息學(xué)、計(jì)算機(jī)交叉學(xué)科背景的學(xué)習(xí)者、研究者和合作伙伴，更便利地構(gòu)建AI算法模型。

今年三月，憑借PaddleHelix在分子表示方面的技術(shù)創(chuàng)新，飛槳還在圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)國(guó)際權(quán)威榜單OGB（Open Graph Benchmark）多項(xiàng)分子性質(zhì)預(yù)測(cè)任務(wù)中亮麗登頂，在AI藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域取得新的技術(shù)突破。

綜上所述，我們已不難感受到，技術(shù)的進(jìn)步讓科學(xué)研究越來(lái)越多地呈現(xiàn)出集成創(chuàng)新、融合發(fā)展的新態(tài)勢(shì)，學(xué)科交叉融合已成為當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重大特征，而強(qiáng)化學(xué)科交叉和尋求新的科研范式已經(jīng)成為支撐實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新重大突破、發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的迫切需要。

截至2020年底，飛槳已凝聚超265萬(wàn)開發(fā)者，服務(wù)10萬(wàn)家企業(yè)，基于飛槳平臺(tái)創(chuàng)建了超過(guò)34萬(wàn)個(gè)模型，在城市、工業(yè)、電力、通信等很多關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的領(lǐng)域都有飛槳在發(fā)揮作用。飛槳顯著降低了人工智能的應(yīng)用門檻，加快了創(chuàng)新速度的同時(shí)，也在通過(guò)前沿學(xué)科的交叉不斷拓展創(chuàng)新的邊界。未來(lái)，作為智能時(shí)代開源開放、技術(shù)領(lǐng)先、便捷易用的基礎(chǔ)技術(shù)底座，飛槳還將為整個(gè)智能社會(huì)帶來(lái)更多、更大的可能。

zhangnn

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