生成式人工智能（GenAI)在生物 醫(yī)藥大健康行業(yè)應(yīng)用進(jìn)展報(bào)告 CMAC醫(yī)學(xué)事務(wù)生成式AI聯(lián)盟 理特咨詢 天士力數(shù)智中藥創(chuàng)新中心南京柯基數(shù)據(jù)科技有限公司 2024年4月 CMAC 前言 自2022年底起，OpenAI推出的ChatGPT在全球起了熱潮。生成式人工智（GenAI）技 術(shù)日新月異，各行各業(yè)正積極探索如何整合最新的GenAI技術(shù)以推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。據(jù)統(tǒng) 計(jì)，全球大型企業(yè)中，已有10%成功將GenAI技術(shù)應(yīng)用于公司層面的平臺(tái)級(jí)項(xiàng)目，50% 正在進(jìn)行小規(guī)模嘗試，面另外40%仍在觀望階段。生物醫(yī)藥大健康行業(yè)作為一個(gè)高度專業(yè)化和知識(shí)密集型的領(lǐng)域。從藥物研發(fā)到臨床試驗(yàn)，再到上市后的學(xué)術(shù)推廣和患者教育等全流程應(yīng)用場(chǎng)景，涉及到大量非結(jié)構(gòu)化文本、圖片和視頻的處理。隨著集采政策的實(shí)施和監(jiān)管要求的提高，運(yùn)營(yíng)成本和復(fù)雜性不斷上升，因此迫切需要借助人工智能來提升效率，重塑工作模式。自GenAI推出以來，國內(nèi) 外的藥械、營(yíng)養(yǎng)保健、醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及科研機(jī)構(gòu)紛紛嘗試將GenAI技術(shù)應(yīng)用于不同場(chǎng)景，已經(jīng)有一些公司和機(jī)構(gòu)通過GenAI創(chuàng)造了全新的產(chǎn)品和服務(wù)，為業(yè)務(wù)增值。最近的一項(xiàng)調(diào)查顯示，GenAI已成為大多數(shù)制藥公司的首要關(guān)注點(diǎn)，40%的高管表示他們正計(jì)劃將GenAI帶來的成本節(jié)約重新投入到2024年的預(yù)算計(jì)劃中。另外，60%的公司確立了使用GenAI來幫助企業(yè)降低成本或提高生產(chǎn)效率的目標(biāo)，其中75%的公司將其視為高管層和董事會(huì)的優(yōu)先事項(xiàng)。2023年4月，CMAC牽頭與跨國和國內(nèi)生物制藥企業(yè)、醫(yī)藥AI領(lǐng)先企業(yè)以及醫(yī)學(xué)專家共 司發(fā)布了《ChatGPT背景下的醫(yī)療健康行業(yè)數(shù)學(xué)化轉(zhuǎn)型新范式研究報(bào)告》，引起了業(yè)界廣泛關(guān)注。該報(bào)告結(jié)合行業(yè)實(shí)踐和實(shí)際需求，從ChatGPT技術(shù)原理、技術(shù)發(fā)展、醫(yī)療健康行業(yè)國內(nèi)外應(yīng)用和研究進(jìn)展，以及ChatGPT大模型在醫(yī)藥場(chǎng)景測(cè)試等角度，提出了ChatGPT大模型在醫(yī)療健康行業(yè)落地的挑戰(zhàn)及可能的路徑，為在ChatGPT背景下大模型 如何賦能醫(yī)療健康行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供參考。在過去的一年中，CMAC醫(yī)學(xué)事務(wù)生成式AI聯(lián)盟與數(shù)十家跨國和國內(nèi)的藥械企業(yè)、營(yíng)養(yǎng) 保健企業(yè)、醫(yī)院、醫(yī)療科研機(jī)構(gòu)等展開了深入合作。通過研討會(huì)、咨詢、概念驗(yàn)證 （POC）、項(xiàng)目申報(bào)等形式，我們交流并見證了GenAI在國內(nèi)生物醫(yī)藥大健康行業(yè)的快 速發(fā)展和面臨的挑戰(zhàn)，積累了來自第一線的資料和GenAI應(yīng)用落地的經(jīng)驗(yàn)和方法論。我們相信，2024年將是GenAI在中國生物醫(yī)藥大健康行業(yè)中實(shí)現(xiàn)規(guī)模化落地的關(guān)鍵一 年。因此CMAC醫(yī)學(xué)事務(wù)生成式AI聯(lián)盟牽頭，聯(lián)合理特咨詢、天士力數(shù)智中藥創(chuàng)新中心、柯基數(shù)據(jù)以及生物醫(yī)藥大健康行業(yè)專家和GenAI技術(shù)專家，更新發(fā)布了本報(bào)告。報(bào)告著重介紹了最新GenAI技術(shù)發(fā)展和進(jìn)展，生物醫(yī)藥大健康行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景和案例，落地挑戰(zhàn)及方法論，以及未來展望。我們希望該報(bào)告能為GenAI在整個(gè)生物醫(yī)藥大健康行業(yè)的應(yīng)用落地提供有益參考。第一章GenAI技術(shù)進(jìn)展概述GenAI應(yīng)用進(jìn)展情況 GenAI技術(shù)定義及背景 GenAI應(yīng)用領(lǐng)域與案例GenAI應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù) 模型訓(xùn)練 微調(diào)9 RAG10 提示詞工程13 LangChain16 AIAgent17 GenAI大模型發(fā)展現(xiàn)狀18 國外大模型18第二章GenAI在生物醫(yī)藥大健康行業(yè)主要應(yīng)用場(chǎng)景總覽 32 GenAI在生物醫(yī)藥大健康行業(yè)主要應(yīng)用場(chǎng)景總覽 藥物研發(fā) 靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與驗(yàn)證分子生成 中醫(yī)藥研發(fā)臨床研究 監(jiān)管合規(guī)臨床試驗(yàn)中心篩選藥物選擇、患者入組 臨床研究方案設(shè)計(jì)和試驗(yàn)報(bào)告生成 33343436414444454546 藥物警戒（PV) 上市及商業(yè)化 4748 學(xué)術(shù)推廣 48 患者教育 臨床疾病診療 診前 50505051 診后中醫(yī)診療 現(xiàn)狀總結(jié) 525457 第三章GenAI在生物醫(yī)藥大健康行業(yè)的挑戰(zhàn)、展望及落地建議 面臨挑戰(zhàn) 58 59 數(shù)據(jù)合規(guī)性、符合醫(yī)學(xué)邏輯及循證溯源 60 藍(lán)管合規(guī)性 場(chǎng)景選擇和成本內(nèi)部利益的協(xié)同 落地建議 捕捉變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整頂層設(shè)計(jì)，數(shù)智思維目標(biāo)錨定，小步快走能力構(gòu)建，組織提質(zhì) 合作共行，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ) 6060606061626262636464國內(nèi)大模型25 診中 數(shù)據(jù)安全性及私有化部署未來展望 第一章： GenAI技術(shù)進(jìn)展概述 生成式人工智能(GenAI)在生特醫(yī)藥大健集行業(yè)應(yīng)用進(jìn)展報(bào)告 CMAC 1.1GenAI應(yīng)用進(jìn)展情況 當(dāng)OpenAI在2022年11月30日發(fā)布ChatGPT?時(shí)候，沒有人會(huì)意識(shí)到，新一代人工智能 浪潮將在接下來短短數(shù)月給人類社會(huì)帶來一場(chǎng)眩暈式?變革。自2010年代初深度學(xué)習(xí) 問世以來，人工智能進(jìn)入到第三次高潮。而2017年Transformer算法將深度學(xué)習(xí)推向了 大模型時(shí)代。OpenAI基于Transformer?Decoder部分建立起來了GPT家族。ChatGPT 經(jīng)面世便風(fēng)全球，人們驚呀于其能夠進(jìn)行連貫、有深度對(duì)話?同時(shí)，也驚異地發(fā)現(xiàn)了它涌現(xiàn)了推理、思維鏈等體現(xiàn)智能?能力。伴隨AI預(yù)訓(xùn)練大模型持續(xù)發(fā)展，生成式人工智能（GenAI）算法不斷創(chuàng)新以及多模態(tài) AI日益主流化，以ChatGPT為代表?GenAI技術(shù)加速成為AI領(lǐng)域?最新發(fā)展方向，推 動(dòng)AI迎來下一個(gè)大發(fā)展、大繁榮?時(shí)代，將對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重大?影響。1.1.1GenAI技術(shù)定義及背景 方式。通過訓(xùn)練模型來生成新?、與訓(xùn)練數(shù)據(jù)相似?內(nèi)容。與傳統(tǒng)類型?AI主要關(guān)注 識(shí)別和預(yù)測(cè)現(xiàn)有數(shù)據(jù)?模式不同，GenAI著重于創(chuàng)造新?、有創(chuàng)意?數(shù)據(jù)，其關(guān)鍵原 理在于學(xué)習(xí)和理解數(shù)據(jù)?分布，進(jìn)而生成具有相似特征?新數(shù)據(jù)，在文本、圖像、音頻、視頻等多種領(lǐng)域都有廣泛?應(yīng)用。GenAI目前最引人注目?應(yīng)用當(dāng)屬ChatGPT。ChatGPT?基于OpenAI公司?大語言模型GPT-3.5訓(xùn)練、調(diào)試、優(yōu)化?聊天機(jī)器人應(yīng) 用，同一個(gè)AI模型可以處理各種各樣?文字和推理任務(wù)。ChatGPT發(fā)布僅兩個(gè)月即獲得1億月活用戶，超越了歷史上所有互聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)者應(yīng)用軟件?用戶增長(zhǎng)速度。以大語言模型、圖像生成模型為代表?GenAI技術(shù)，成為新一代人工智能?平臺(tái)型技術(shù)，助力不同行業(yè)實(shí)現(xiàn)價(jià)值躍升。GenAI大爆發(fā)?背后，普遍認(rèn) 為三個(gè)領(lǐng)域?AI技術(shù)?發(fā)展為其提供了肥沃?土壤，分別?生成算法、預(yù)訓(xùn)練模型 和多模態(tài)技術(shù)。第一，隨著各種生成算法?不斷創(chuàng)新突破，AI現(xiàn)在已經(jīng)可以生成文字、代碼、圖 像、語音、視頻物體等各種類型?內(nèi)容和數(shù)據(jù)。GenAI與過去最顯著?區(qū)別?從分析 式AI（AnalyticalAI）發(fā)展為生成式AI（GenerativeAI）。分析式AI模型??據(jù)已有數(shù) 據(jù)進(jìn)行分析、判斷、預(yù)測(cè)，最典型?應(yīng)用之一?內(nèi)容智能推薦；生成式AI模型則?學(xué)習(xí)已有數(shù)據(jù)后進(jìn)行演繹、生成創(chuàng)造全新內(nèi)容。第二，預(yù)訓(xùn)練模型，特別?以ChatGPT為代表?大模型，引發(fā)了GenAI技術(shù)能力?質(zhì) 變。在過去，研究人員需要針對(duì)每一個(gè)類型?任務(wù)單獨(dú)訓(xùn)練AI模型，訓(xùn)練好?模型 只能從事特定任務(wù)，不具有通用性。而預(yù)訓(xùn)練?大模型技術(shù)顯著提升了GenAI模型? 通用化能力 生成式人工智能（GenAi）在生物醫(yī)藥大健康行業(yè)應(yīng)用進(jìn)展報(bào)告 CMAC 和工業(yè)化水平，讓GenAI模型成為自動(dòng)化內(nèi)容生產(chǎn)?“工廠”和“流水線”。GenAI 模型，包括ChatGPT、GPT-4等大語言模型（LargeLanguageModels，LLM）和Midjourney、StableDiffusion等圖像生成模型，又被稱為基礎(chǔ)模型（Foundation Models），其作為基于種類豐富?海量數(shù)據(jù)預(yù)訓(xùn)練?深度學(xué)習(xí)算法，展現(xiàn)出強(qiáng)大?、 更加泛化?語言理解和內(nèi)容生成能力。以大語言模型（LLM）為例，經(jīng)過海量?互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容數(shù)據(jù)?訓(xùn)練，大語言模型?參數(shù)可以達(dá)到萬億甚至百方億級(jí)別。這大大增強(qiáng)了語言模型?生成能力，同一個(gè)大語言模型可以高質(zhì)量地完成各種各樣?文字和推理任務(wù)，例如作詩、寫文章、講故事、寫代碼、提供專業(yè)知識(shí)等等。因此，大語言模型已 經(jīng)成為了各大企業(yè)競(jìng)相追逐?AI方向。第三，多模態(tài)AI技術(shù)?發(fā)展。多模態(tài)技術(shù)讓GenAI模型可以跨模態(tài)地去生成各種類型 ?內(nèi)容，比如把文字轉(zhuǎn)化為圖片、視頻（Sora）等等，進(jìn)一步增強(qiáng)了GenAI模型?通用能力。1.1.2GenAI應(yīng)用領(lǐng)域與案例 （1）多模態(tài)內(nèi)容生成 A文本生成領(lǐng)域 自然語言生成?一種GenAI技術(shù)，可以生成逼真?自然語言文本。生成式AI可以 編寫文章、故事、詩歌等，為作家和內(nèi)容創(chuàng)作者提供新?創(chuàng)作方式。同時(shí)，它還 可以用于智能對(duì)話系統(tǒng)，提高用戶與AI?交流體驗(yàn)。ChatGPT(全名：Chat GenerativePre-trainedTransformer對(duì)話生成式預(yù)訓(xùn)練變換模型）?由OpenAI開發(fā)? 一個(gè)人工智能聊天機(jī)器人程序，于2022年11月推出。該程序使用基于GPT-3.5架 構(gòu)?大語言模型并通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)進(jìn)行訓(xùn)練。ChatGPT目前仍以文字方式互動(dòng)，可以解決包括自動(dòng)文本生成、自動(dòng)問答、自動(dòng)摘要等在內(nèi)?多種任務(wù)。Jasper已經(jīng)開始為谷歌、臉書等知名公司提供文案 GenAI?商業(yè)服務(wù)。B.圖像生成領(lǐng)域 圖像生成?GenAI技術(shù)中最為普遍?應(yīng)用之一。StabilityAI發(fā)布了穩(wěn)定擴(kuò)散 （StableDiffusion）模型、通過開源快速迭代大幅降低了AI繪畫?技術(shù)使用門 檻，消費(fèi)者可以通過訂閱旗下產(chǎn)品DreamStudio來輸入文本提示詞生成繪畫作品，產(chǎn)品已經(jīng)吸引全球50多個(gè)國家超過100萬?用戶注冊(cè)。生成式人工智能（GenAi)在生物醫(yī)藥大健康行業(yè)應(yīng)用進(jìn)展報(bào)告 CMAC? C.音視頻創(chuàng)作與生成 2024年2月16日，OpenAI繼一年前發(fā)布ChatGPT語言大模型之后，又發(fā)布了一款基于 人工智能技術(shù)?視頻生成工具Sora，再次引發(fā)轟動(dòng)。這?一款輸入文本即可自動(dòng)生成 高質(zhì)量視頻?文生視頻大模型，實(shí)現(xiàn)了視頻生成領(lǐng)域革命性變革，提供了全新?視 覺體驗(yàn)。在部分樣片中，Sora還展現(xiàn)了對(duì)“物理規(guī)律”超強(qiáng)?學(xué)習(xí)能力，如能夠模擬 現(xiàn)實(shí)環(huán)境中?重力、碰撞等物理現(xiàn)象，可以通過直播視頻功能實(shí)時(shí)傳遞信息，用于 直播秀、在線教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等場(chǎng)合。在“現(xiàn)實(shí)已經(jīng)不存在”?驚呼聲中，Sora確 實(shí)打開了人類視頻創(chuàng)作?新天空，它將重塑視覺內(nèi)容生成?未來，同時(shí)也反映出人 工智能技術(shù)遠(yuǎn)超預(yù)期?快速進(jìn)步。有媒體稱，Sora不僅僅?一個(gè)工具，更?一種新 ?生活方式，將會(huì)對(duì)整個(gè)社會(huì)產(chǎn)生重要影響。GenAI技術(shù)還可以用于語音合成，即生成逼真?語音。例如，通過學(xué)習(xí)人類?語音特征，生成式模型可以生成逼真?語音，從而用于虛擬助手、語音翻譯等應(yīng)用。GenAI技術(shù)可以用于生成音樂。生成式AI可以?據(jù)給定?風(fēng)格和旋律創(chuàng)作新?音樂作品， 為音樂家提供新?創(chuàng)作靈感。這種技術(shù)還可以幫助音樂家更有效地探索音樂風(fēng)格和 元素?組合。這些曲目可以用于音樂創(chuàng)作、廣告音樂等應(yīng)用。D.電影與游戲 GenAI可以用于生成虛擬角色、場(chǎng)景和動(dòng)畫，為電影和游戲制作帶來更多?創(chuàng)意可能。此外，AI還可以?據(jù)用戶?喜好和行為生成個(gè)性化?故事情節(jié)和游戲體驗(yàn)2023年3月，騰訊AILab在GDC上提出了3D虛擬場(chǎng)景自動(dòng)生成解決萬案，能夠幫助游 戲開發(fā)者以更低成本創(chuàng)造風(fēng)格多樣、貼近現(xiàn)實(shí)?虛擬城市，提升3D虛擬場(chǎng)景?生產(chǎn)效率。其中重點(diǎn)分享了城市布局生成、建筑外觀生成和室內(nèi)映射生成三大能力。整個(gè)路網(wǎng)生成和微調(diào)過程僅需要不到30分鐘，相比手動(dòng)設(shè)計(jì)效率提升近100倍；而單個(gè) 獨(dú)特建筑?制作時(shí)間也降低至17.5分鐘，大大提升了場(chǎng)景制作?效率。E.代碼生成領(lǐng)域 經(jīng)過自然語言和數(shù)十億行代碼?訓(xùn)練。部分GenAI模型精通十幾種語言，包括 Python、JavaScript、Go、Perl、PHP、Ruby等等。能夠?據(jù)自然語言?指令生成相應(yīng) ?代碼。GitHubCopilot?一個(gè)GitHub和OpenAI合作產(chǎn)生?AI代碼生成工具，可?據(jù)命名或 者正在編輯?代碼上下文為開發(fā)者提供代碼建議。官方介紹其已經(jīng)接受了來自 GitHub上公開可用存儲(chǔ)庫?數(shù)十

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