當抗生素中間體行業(yè)龍頭牽手業(yè)界領先的AI應用團隊，將催生怎樣的“化學反應”？

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、利用AI輔助合成生物學研發(fā)及合作開發(fā)新產(chǎn)品等方面開展合作，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、資源優(yōu)勢建立的先進產(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、廣譜類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，近年來亦大踏步進入合成生物學領域。

合作的另一方上海金珵科技，則是由科學家李金金控股的企業(yè)。李金金現(xiàn)任上海交通大學人工智能與微結(jié)構(gòu)實驗室主任，曾在美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校、加州大學圣芭芭拉分校進行學習研究，其團隊在“AI for Science”領域深耕10余年，先后主持/完成多個國家級項目。

2022年以來，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)動科學研究的“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AI對底層科學研究的重大突破，推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“換道”疾進。

川寧生物抗生素中間體的生產(chǎn)過程，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，以此為菌種提供營養(yǎng)，通過微生物轉(zhuǎn)化的方式，制取頭孢菌素、青霉素工業(yè)鹽等粗品，并進一步通過提取純化，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，簡而言之，由原料的特性、對生物發(fā)酵過程的有效控制等因素決定，類似于白酒的釀造。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)新的機會。

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隊的合作，顯然是看中了后者通過“AI for Science”，破解生物發(fā)酵底層“密碼”，進而提升產(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域熱潮的推動下，近年來全球涌現(xiàn)了大量人工智能算法預測生物分子的結(jié)構(gòu)、力場、能量等參數(shù)的成功應用。在上海交大任教并成立上海交通大學人工智能與微結(jié)構(gòu)實驗室（AIMS-Lab）的李金金教授，在生命科學領域已頗有建樹。AIMS-Lab團隊開發(fā)了ITLFF、MLQM-protein等多個生物大分子力場構(gòu)建軟件、蛋白突變結(jié)構(gòu)和能量預測軟件、酶功能（酶活、熱穩(wěn)定性）篩選算法等。公開報道稱，其AI驅(qū)動的研究能夠?qū)⒂嬎阈侍嵘s1萬倍，已被應用于結(jié)構(gòu)生物學和合成生物學領域，如藥物分子設計、多肽/抗體設計以及酶分子設計與改造。

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，金珵科技對川寧生物抗生素中間體的生產(chǎn)全流程進行人工智能優(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，打造生成式人工智能虛擬工程師，通過機器學習迭代反饋實現(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，利用生成式AI輔助提升代謝途徑中關鍵酶性能，用生成式AI預測復雜代謝途徑中的靶點，從而提升終端小分子產(chǎn)品的效價、碳轉(zhuǎn)化率和時空轉(zhuǎn)化率，達到降本增效的目的。

2月25日，川寧生物在投資者關系活動中披露，李金金團隊在AI端云協(xié)同進化平臺上，以Alpha-bio大模型為基底，上游賦能了近100個專業(yè)模型，每個專業(yè)模型都是實驗室自主開發(fā)，用于解決具體Science領域?qū)I(yè)科學問題。

在產(chǎn)業(yè)應用層面，“如果能夠順利實現(xiàn)AI賦能目標，未來川寧生物有可能可以滿足全球硫氰酸紅霉素的供應需求，相信同時能大幅提高成本效益。”在合成生物學領域，“AI基于海量數(shù)據(jù)的持續(xù)學習能力和在未知空間的智能探索能力，對合成生物學的基因編輯效率、代謝途徑優(yōu)化、生產(chǎn)過程優(yōu)化、蛋白質(zhì)設計等方面均具有較大提升作用，有效契合了當前合成生物學降本增效需求。”

AI驅(qū)動的新質(zhì)生產(chǎn)力正浮出水面

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

新質(zhì)生產(chǎn)力是以新技術深化應用為驅(qū)動，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)，從化學合成到生物發(fā)酵工藝的轉(zhuǎn)換堪稱上一次新質(zhì)生產(chǎn)力的涌現(xiàn)，而引入AI驅(qū)動生物發(fā)酵工藝進一步精細化、高效化，無疑將是行業(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，公司長期以來的重要“護城河”，在于充分利用新疆伊犁地區(qū)的地理及資源優(yōu)勢，在農(nóng)副產(chǎn)品發(fā)酵原料、煤炭、電力、發(fā)酵水平等方面實現(xiàn)更優(yōu)的抗生素中間體生產(chǎn)成本。而進軍合成生物學領域，進而攜手業(yè)界領先AI應用團隊，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，向技術創(chuàng)新驅(qū)動的轉(zhuǎn)變。

在數(shù)字經(jīng)濟時代，新質(zhì)生產(chǎn)力以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的新技術為支撐，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體現(xiàn)。

當前，未來全球抗生素市場的競爭走勢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)量標準的提升以及環(huán)保技術的創(chuàng)新和提高。生產(chǎn)企業(yè)間的技術競爭力主要體現(xiàn)在生物發(fā)酵技術、酶制劑、關鍵技術設備的選擇使用和過程控制等多個方面。使用不同技術和工藝在細節(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，只有具備核心技術能力的企業(yè)才能憑借其成本和質(zhì)量優(yōu)勢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)在提升人類對領域理論認知上，讓人們盡早了解理論上限”，李金金教授在25日的投關活動中談到：“在產(chǎn)業(yè)發(fā)展和AI的合作中，這種突發(fā)性創(chuàng)新實驗結(jié)果會更加頻繁出現(xiàn)。”