當(dāng)抗生素中間體行業(yè)龍頭牽手業(yè)界領(lǐng)先的AI應(yīng)用團(tuán)隊(duì)，將催生怎樣的“化學(xué)反應(yīng)”？

2月22日，川寧生物（301301.SZ）公告披露，公司與上海金珵科技有限公司建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，雙方將就川寧生物抗生素中間體發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)、利用AI輔助合成生物學(xué)研發(fā)及合作開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品等方面開(kāi)展合作，將人工智能與川寧生物現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)合，盡快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，以全面提升川寧生物的生產(chǎn)方式和生產(chǎn)效率。

AI如何助力抗生素中間體生產(chǎn)

作為國(guó)內(nèi)抗生素中間體主要生產(chǎn)企業(yè)之一，川寧生物圍繞生物發(fā)酵技術(shù)、資源優(yōu)勢(shì)建立的先進(jìn)產(chǎn)能在行業(yè)內(nèi)可謂舉足輕重，公司產(chǎn)品涵蓋大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)、廣譜類(lèi)抗生素的主要中間體，包括硫氰酸紅霉素、7-氨基頭孢烷酸（7-ACA）等產(chǎn)品，近年來(lái)亦大踏步進(jìn)入合成生物學(xué)領(lǐng)域。

合作的另一方上海金珵科技，則是由科學(xué)家李金金控股的企業(yè)。李金金現(xiàn)任上海交通大學(xué)人工智能與微結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室主任，曾在美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校、加州大學(xué)圣芭芭拉分校進(jìn)行學(xué)習(xí)研究，其團(tuán)隊(duì)在“AI for Science”領(lǐng)域深耕10余年，先后主持/完成多個(gè)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目。

2022年以來(lái)，以ChatGPT為代表的通用人工智能大模型橫空出世，以人工智能驅(qū)動(dòng)科學(xué)研究的“AI for Science”亦快速發(fā)展，日益表現(xiàn)出突破傳統(tǒng)科學(xué)研究能力瓶頸的巨大潛力。在此背景下，作為產(chǎn)業(yè)龍頭的川寧生物攜手上海金珵科技，意在通過(guò)AI對(duì)底層科學(xué)研究的重大突破，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“換道”疾進(jìn)。

川寧生物抗生素中間體的生產(chǎn)過(guò)程，是以玉米、黃豆等為原料，加工成淀粉、糖、豆油等含碳、氮化合物，以此為菌種提供營(yíng)養(yǎng)，通過(guò)微生物轉(zhuǎn)化的方式，制取頭孢菌素、青霉素工業(yè)鹽等粗品，并進(jìn)一步通過(guò)提取純化，最終產(chǎn)出抗生素中間體，即生物發(fā)酵提取工藝。

抗生素中間體的生產(chǎn)效率，簡(jiǎn)而言之，由原料的特性、對(duì)生物發(fā)酵過(guò)程的有效控制等因素決定，類(lèi)似于白酒的釀造。但相較白酒成熟的生產(chǎn)工藝，抗生素中間體及生物合成產(chǎn)品的發(fā)酵工藝，在底層機(jī)理上仍有大量未破解的“密碼”，這也意味著其產(chǎn)生效率、生產(chǎn)方式仍有大大提升的空間，乃至顛覆式創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。

產(chǎn)研合作 從虛擬工程師到AI輔助生物合成

川寧生物選擇與上海金珵科技及李金金團(tuán)隊(duì)的合作，顯然是看中了后者通過(guò)“AI for Science”，破解生物發(fā)酵底層“密碼”，進(jìn)而提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率乃至革新生產(chǎn)方式的潛力。

在人工智能輔助生物制造領(lǐng)域熱潮的推動(dòng)下，近年來(lái)全球涌現(xiàn)了大量人工智能算法預(yù)測(cè)生物分子的結(jié)構(gòu)、力場(chǎng)、能量等參數(shù)的成功應(yīng)用。在上海交大任教并成立上海交通大學(xué)人工智能與微結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室（AIMS-Lab）的李金金教授，在生命科學(xué)領(lǐng)域已頗有建樹(shù)。AIMS-Lab團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了ITLFF、MLQM-protein等多個(gè)生物大分子力場(chǎng)構(gòu)建軟件、蛋白突變結(jié)構(gòu)和能量預(yù)測(cè)軟件、酶功能（酶活、熱穩(wěn)定性）篩選算法等。公開(kāi)報(bào)道稱(chēng)，其AI驅(qū)動(dòng)的研究能夠?qū)⒂?jì)算效率提升約1萬(wàn)倍，已被應(yīng)用于結(jié)構(gòu)生物學(xué)和合成生物學(xué)領(lǐng)域，如藥物分子設(shè)計(jì)、多肽/抗體設(shè)計(jì)以及酶分子設(shè)計(jì)與改造。

川寧生物與上海金珵科技的合作，具體包括打造生成式人工智能虛擬工程師，金珵科技對(duì)川寧生物抗生素中間體的生產(chǎn)全流程進(jìn)行人工智能優(yōu)化，建立原料、工藝、產(chǎn)量的生成式可解釋的人工智能工程化平臺(tái)，打造生成式人工智能虛擬工程師，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)迭代反饋實(shí)現(xiàn)抗生素中間體生產(chǎn)新范式和效益的系統(tǒng)性提升。

合作還包括生成式AI輔助合成生物制造，金珵科技為上海銳康生物提供AI輔助研發(fā)服務(wù)，利用生成式AI輔助提升代謝途徑中關(guān)鍵酶性能，用生成式AI預(yù)測(cè)復(fù)雜代謝途徑中的靶點(diǎn)，從而提升終端小分子產(chǎn)品的效價(jià)、碳轉(zhuǎn)化率和時(shí)空轉(zhuǎn)化率，達(dá)到降本增效的目的。

2月25日，川寧生物在投資者關(guān)系活動(dòng)中披露，李金金團(tuán)隊(duì)在AI端云協(xié)同進(jìn)化平臺(tái)上，以Alpha-bio大模型為基底，上游賦能了近100個(gè)專(zhuān)業(yè)模型，每個(gè)專(zhuān)業(yè)模型都是實(shí)驗(yàn)室自主開(kāi)發(fā)，用于解決具體Science領(lǐng)域?qū)I(yè)科學(xué)問(wèn)題。

在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用層面，“如果能夠順利實(shí)現(xiàn)AI賦能目標(biāo)，未來(lái)川寧生物有可能可以滿(mǎn)足全球硫氰酸紅霉素的供應(yīng)需求，相信同時(shí)能大幅提高成本效益?！痹诤铣缮飳W(xué)領(lǐng)域，“AI基于海量數(shù)據(jù)的持續(xù)學(xué)習(xí)能力和在未知空間的智能探索能力，對(duì)合成生物學(xué)的基因編輯效率、代謝途徑優(yōu)化、生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化、蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)等方面均具有較大提升作用，有效契合了當(dāng)前合成生物學(xué)降本增效需求?！?/p>

AI驅(qū)動(dòng)的新質(zhì)生產(chǎn)力正浮出水面

對(duì)于川寧生物而言，與上海金珵科技的合作，通過(guò)AI for Science破解基礎(chǔ)研究的“堵點(diǎn)”，進(jìn)而通過(guò)產(chǎn)業(yè)化提升生產(chǎn)效率，乃至革新生產(chǎn)方式，順應(yīng)了高質(zhì)量發(fā)展要求下培育新質(zhì)生產(chǎn)力的趨勢(shì)。

新質(zhì)生產(chǎn)力是以新技術(shù)深化應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，以新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式快速涌現(xiàn)為重要特征的生產(chǎn)力。在抗生素中間體行業(yè)，從化學(xué)合成到生物發(fā)酵工藝的轉(zhuǎn)換堪稱(chēng)上一次新質(zhì)生產(chǎn)力的涌現(xiàn)，而引入AI驅(qū)動(dòng)生物發(fā)酵工藝進(jìn)一步精細(xì)化、高效化，無(wú)疑將是行業(yè)內(nèi)又一次新質(zhì)生產(chǎn)力的涌現(xiàn)。

從川寧生物的發(fā)展軌跡看，公司長(zhǎng)期以來(lái)的重要“護(hù)城河”，在于充分利用新疆伊犁地區(qū)的地理及資源優(yōu)勢(shì)，在農(nóng)副產(chǎn)品發(fā)酵原料、煤炭、電力、發(fā)酵水平等方面實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的抗生素中間體生產(chǎn)成本。而進(jìn)軍合成生物學(xué)領(lǐng)域，進(jìn)而攜手業(yè)界領(lǐng)先AI應(yīng)用團(tuán)隊(duì)，顯示了川寧生物的發(fā)展模式正在經(jīng)歷從資源要素驅(qū)動(dòng)，向技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。

在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，新質(zhì)生產(chǎn)力以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的新技術(shù)為支撐，具有廣泛的滲透性和融合性，“AI+生物醫(yī)藥”正是這種滲透融合的生動(dòng)體現(xiàn)。

當(dāng)前，未來(lái)全球抗生素市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)走勢(shì)將更加趨向于原料藥行業(yè)與中間體行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、綜合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提升以及環(huán)保技術(shù)的創(chuàng)新和提高。生產(chǎn)企業(yè)間的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力主要體現(xiàn)在生物發(fā)酵技術(shù)、酶制劑、關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備的選擇使用和過(guò)程控制等多個(gè)方面。使用不同技術(shù)和工藝在細(xì)節(jié)上的差別將使企業(yè)在生產(chǎn)效益與產(chǎn)品質(zhì)量上存在差異，只有具備核心技術(shù)能力的企業(yè)才能憑借其成本和質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)在抗生素中間體行業(yè)中持續(xù)發(fā)展。

“人工智能成果體現(xiàn)在提升人類(lèi)對(duì)領(lǐng)域理論認(rèn)知上，讓人們盡早了解理論上限”，李金金教授在25日的投關(guān)活動(dòng)中談到：“在產(chǎn)業(yè)發(fā)展和AI的合作中，這種突發(fā)性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)更加頻繁出現(xiàn)。”