Mit dem Aufkommen der generativen KI in den Biowissenschaften und im Gesundheitswesen erlebt die Medizintechnik eine beispiellose Effizienzrevolution. Von der klinischen Forschung und Krankheitsdiagnose bis hin zur Arzneimittelentwicklung, dem Verfassen von Berichten und der Übersetzung von Fachliteratur - KI steigert die Produktivität erheblich und gibt Forschern und Ärzten leistungsstarke neue Werkzeuge an die Hand. Am 9. Oktober 2024 verlieh die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften den Nobelpreis für Chemie an David Baker, Demis Hassabis und John M. Jumper in Anerkennung ihrer bahnbrechenden Arbeit im Bereich des Proteindesigns und der Strukturvorhersage. Ihr AlphaFold2-Modell löste eine 50 Jahre währende Herausforderung in der Biologie und wurde der weltweiten wissenschaftlichen Gemeinschaft zur freien Verfügung gestellt, was die Effizienz der Proteinforschung erheblich verbesserte und Anwendungen in den Bereichen Impfstoffe, Arzneimittel und Biotechnologie ermöglichte.

Um diese Durchbrüche auf weitere Forschungseinrichtungen, Labors und Unternehmen auszudehnen, müssen die Kosten und die Komplexität der Anwendung reduziert werden. AlphaFold2 erfordert immense Rechenleistung und Speicher, da die Komplexität der Vorhersage mit der Länge der Proteinsequenz zunimmt. Intel hat seine Xeon-Plattformen und sein vielfältiges Prozessorportfolio genutzt, um hochleistungsfähige und dennoch kosteneffiziente Rechenunterstützung für AlphaFold2 bereitzustellen. End-to-End-Optimierungen, von der Vorverarbeitung über die Modellinferenz bis hin zur Nachverarbeitung, verbessern die Effizienz erheblich und reduzieren gleichzeitig den Speicherbedarf. Mit Intel-optimierter PyTorch- und JIT-Kompilierung, Operator-Fusion und Multi-Instanz-Parallelität können Forscher sowohl einzelne Proteine als auch Komplexe effizient vorhersagen, was AlphaFold2 zugänglicher macht und die Demokratisierung wissenschaftlicher Innovation beschleunigt.

Die KI revolutioniert auch die Arzneimittelentwicklung. Die pharmazeutische Forschung und Entwicklung ist traditionell mit hohen Kosten, langen Fristen und hohen Risiken verbunden. KI beschleunigt die Entdeckung von Zielmolekülen und die Entwicklung von Molekülkandidaten durch die Analyse großer Datensätze. Die PandaOmics-Plattform von Yinsi Intelligent, einem führenden chinesischen KI-Pharmaunternehmen, integriert genetische, proteomische und multimikrobielle Daten, um schnell hochrelevante Arzneimittelziele und Biomarker zu identifizieren. Die Rechenleistung von Intel ermöglicht die effiziente Bewältigung rechenintensiver Aufgaben in der Cloud oder lokal, wodurch die F&E-Kosten gesenkt und die Entdeckung von Medikamenten und die Entwicklung innovativer Therapien beschleunigt werden.

Die Genomanalyse ist ein weiterer Meilenstein der Innovation im Gesundheitswesen. Früher dauerte die Sequenzierung eines menschlichen Genoms Jahre, heute kann sie in wenigen Stunden abgeschlossen werden. Intel arbeitet gemeinsam mit Forschungseinrichtungen an End-to-End-Referenzdesigns für die Genomanalyse, die den Einsatz von Software und Hardware für hohen Durchsatz und geringen Stromverbrauch optimieren. Durch die Umstellung von Xeon-Prozessoren der vierten auf die fünfte Generation konnte der Durchsatz um 61% gesteigert werden, wobei ein einzelner Knoten bis zu 14 WGS-Proben pro Tag verarbeiten kann. Die Stückkosten pro Probe sanken auf $2,34 und der Stromverbrauch auf 0,341 kWh, was eine effiziente, nachhaltige Genomforschung ermöglicht.

KI und Computertechnik tragen auch dazu bei, den ungleichen Zugang zu medizinischen Ressourcen zu verbessern. Virtuelle Kliniken ermöglichen Patienten in abgelegenen Regionen den Zugang zu hochwertiger medizinischer Versorgung. Durch den Einsatz von Computer Vision, großen KI-Modellen und virtueller Realität können Ärzte Untersuchungen aus der Ferne leiten, während Patienten die Bedingungen durch digitale Zwillingsmodelle verstehen und fast von Angesicht zu Angesicht beraten werden. Von Intel optimierte KI-Modelle für das Gesundheitswesen und Knowledge-Graph-Technologien unterstützen Ärzte vor Ort bei der Diagnose, während Videokonsultationen mit mehreren Ansichten eine qualitativ hochwertige Fernbehandlung ermöglichen und medizinische Ressourcen für alle zugänglich machen.

Von der Beschleunigung der Vorhersage von Proteinstrukturen und der Entdeckung von Medikamenten über die Senkung der Kosten für Genomanalysen bis hin zur Ermöglichung des Zugangs zur Gesundheitsversorgung aus der Ferne - Chips und Rechenleistung treiben die digitale Transformation der Medizin voran. Durch die gemeinsame Optimierung von Hardware und Software stellen Intel und seine Partner eine erschwingliche und leistungsstarke Rechengrundlage für Forscher und Ärzte bereit, die rechnerische Barrieren für Innovationen beseitigt und eine hochwertige Gesundheitsversorgung gerechter und zugänglicher macht. Die Konvergenz von KI und Chiptechnologie eröffnet weltweit eine neue Ära der zugänglichen Gesundheitsversorgung und bringt die Vorteile der Innovation zu mehr Patienten.