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弄潮智能医药“蓝海”——记山东省五四奖章获得者,青岛软件学院、计算机科学与技术学院宋弢教授
发布时间:2022-10-03 16:02:10点击数:字号:
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教师 审核人 新闻中心总编室

 宋弢教授指导研究生做科研 郑一摄影

“做研究要耐得住寂寞,心志坚定方能守得住繁华。”中国工程院院士、华中科技大学段正澄教授一次讲座时的金玉良言深深刻进了一名博士生的心里,帮助他树立起坚定不移搞科研的理想信念。入职我校后,他在人工智能辅助医疗技术和智能药物领域开拓创新、成果卓著,为国家精心培育德才兼备的科研人才……他就是2022年山东省五四奖章获得者,青岛软件学院、计算机科学与技术学院副院长宋弢教授。

研发人工智能辅助医疗技术,大幅提高医生诊断效率

2013年从华中科技大学毕业后,宋弢先后在斯威本科技大学、马德里理工大学从事访学研究。Elsevier中国高被引专家、斯坦福全球2%顶尖科学家、法国玛丽居里学者IndustryResearcher、西班牙JuandelaCierva学者、欧盟-西班牙外籍专家……拥有众多“国际范”称谓的宋弢,在外漂泊越久,为国家强化科研力量的决心也越发强烈,每当看到国外的先进设备都暗自琢磨中国也能有就好了。

怀揣科技强国的理想,宋弢于2015年回国,入职我校。在生活中,他敏锐地发现,常规医院里做一次CT一个人需要20分钟,一天也就能做10个人左右,医院对影像诊断存在提质增效的迫切需求。

博士期间主攻系统科学方向,加之具有生物计算研究基础,宋弢迸发了“跨界”灵感,琢磨着能否利用人工智能辅助医院进行影像判断。这是一片全新的领域,国内外鲜有人研究,宋弢想到后就迅速着手组建团队进行相关程序的研发。构建算法相对容易实现,但数据采集却是困扰团队的主要难题。医院大都顾虑病人数据的敏感性和隐私性,不会将数据提供给宋弢,而没有足够的数据样本就无法让人工智能得到学习,进而判断病症。为此,在2015年到2017年的时间里宋弢一直辗转于各大医院间,推荐自己的人工智能辅助医疗技术,寻求解决数据难题。

“功夫不负有心人。”2018年,获评“泰山学者”后,宋弢以个人名誉为担保在省立三院开设了泰山学者工作站。恰巧当时济南正在建设国家医药健康大数据中心,宋弢得以参与项目建设,接触到大量诊断数据,经过大量运算和比对,他将人工智能系统“训练”成型,能够支持22个专病队列、30余种疾病的分析,在接诊检查病人时,人工智能系统会判断出初步结果,有效辅助医生进一步做出正确的诊断。目前,人工智能辅助诊疗系统的诊断准确率高达到97%以上,也大幅提高了效率,原本一个普通医院每天仅能为五六十名病人诊断,现在已经突破到四百人以上。

“人工智能辅助医疗技术最大的意义在于促进城乡间医疗资源的平衡,将人工智能技术在大城市医院的数据上进行训练,再将数据存到乡镇医院设备上进行应用,相当于一个人在大城市学了很多先进的知识,回到医疗不发达的地区去做贡献。”宋弢表示,现在技术得到了比较好的推广应用,在10余家三甲医院开展临床验证,预计三年内服务100万人次,直接受惠群众30万人。

赋能药物研发,有力推动中医药走向世界

人工智能辅助诊断技术研究进入丰收期后,宋弢做了一个让大部分人都不能理解的选择:更换科研方向。宋弢做出这个决定的起因源于牛津大学的医药专家Jessi?caVamathevan与他交流时的一句话——“诊断出病症只是第一步,好的技术应该服务于医药,真正把病症解决。”

这句话一针见血,深深震撼了宋弢的内心,也为他的后续研究指明了方向。2018年8月,宋弢着手向药物领域进发。面对完全陌生的领域,要做好交叉融合,就必须深刻了解相关知识。为此,宋弢自学了大量医学知识,在办公室里也堆满了医学书籍,以致于有同事戏称他“不像个搞计算机的”。

经过较为系统的学习后,宋弢发现,作为中华民族瑰宝——中药虽然拥有能够治愈疾病的药物成分,但药汤内同时含有的其他成分会对人体肾脏造成伤害。如何趋利避害,宋弢构想利用人工智能找出药汤内的有效药物成分的大分子,再提供给相关研发机构助力其从中药中提炼成药片。

宋弢联系到中国海洋药物研发项目的负责人——山东省“泰山学者”特聘教授杨金波。听完宋弢的构想后,杨金波又惊又喜,因为一旦成功实现,将为中医药分子的发现和研制省下不可估量的资金和时间。

杨金波给了宋弢3000个从海洋中提取的天然化合物分子作为潜在的药物成分进行试验。经过算法的筛选比对后,宋弢遴选出28个有较大可能性的天然化合物分子。“其中有7个分子非常好,每个分子都可以培养一个像模像样的药学硕士或博士,这一算法帮我把研究加速了太多。”杨金波对宋弢的工作给予了高度评价。

之后的3年时间里,宋弢收集了《中华海洋本草纲目》中天然化合物分子的成药属性,收集78573种天然产物和1048576种天然化合物对,构建出海洋药物的知识图谱。

团队的共同努力结出了累累硕果。宋弢作为负责人带头承接了国家级科研项目5项,省部级科研项目11项,研究成果获教育部高等学校自然科学一等奖1项、科技进步二等奖1项,中国计算机学会科技进步杰出奖1项,国际膜计算学会最佳应用成果奖1项,研究成果获得了10余名欧洲科学院院士、美国科学院院士的正面评价。

其中,“化合物-靶标”智能全景分析已被应用于阿尔兹海默分子智能发现工作之中,“中医药物分子功能智能发掘与药方智能设计技术”也依托“国家重大新药创制平台(山东)中药单元平台”支持得以初具雏形。宋弢还与清华大学出版社合作出版图书《人工智能辅助新药研发》,作为国内人工智能与药学结合的开山之作,旨在将人工智能助力药物研发这一想法更为广泛地传播出去,走向世界,使人类的健康事业再上新台阶。

立足“三尺讲台”,精心培育德才兼备的科研人才

作为学院副院长,宋弢积极对接国家发展战略,参与设计了“两院一园一部”的软件学院建设新范式等。但是,他深知“三尺讲台”是自己另外一块要坚守的重要阵地。

2015年起,宋弢承担了《数据挖掘》《计算方法》等教学任务。在教学中,他主动引入中美芯片之争的底层逻辑,用生动示例展示不同时代“爱国的科研工作者”勇担使命,唤起学生的专业自信和行业认同。他主导了《数据挖掘》课程思政,将信息技术发展的技术更迭和斗争经验贯穿教学过程,将国家强大与技术领先联系起来,引导学生将专业学习与理想信念相结合,练就过硬本领、立业报国。

宋弢善于激发学生的内驱力,以“严、勤、敏、思”的理念指导学生树立学术价值观、端正科研态度、塑造敏锐视角、积极思考质疑,为国家培养了一批德才兼备的科研人才。自2018年以来,共指导培养博士研究生3名、硕士研究生20余人。

孟凡是宋弢的第一个博士生,做起科研项目来与导师有着同样的“拼劲”。“在2019年做胆石病智能诊断辅助期间,为了让算法充分学习外科手术操作和影像判断,宋老师多次为我联系上一线手术台的机会,让算法更加精确地进行实操和判断。”谈起自己的导师,孟凡满是钦佩和感恩。

胆石病智能诊断辅助研究首创智能胆石检测平台,为影像科医生节省超过60%的诊断时间、诊断准确率提升超过30%。凭借这项研究,孟凡带领的学生团队实现了青岛软件学院、计算机科学与技术学院全国“互联网+”大赛银奖零的突破。

段正澄院士的谆谆教诲犹在耳畔,放眼未来,宋弢传承前辈的研究理念,耐住寂寞,心志坚定,潜心科学研究,坚守育人初心,着力于海洋药物领域这片蓝海,带领团队大步迈向属于智能医药的繁华时代。

【 作者:杨安 周天宇 来自:中国石油大学报  责任编辑:高雅琪 审核:新闻中心总编室】

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