機器之能

當下，新型冠狀肺炎疫情肆虐。針對這種依賴rna鏈復制傳播的病毒型傳染性疾病的疫苗開發工作，李蘭娟院士近日表示，位于浙江的p3國家重點實驗室已成功分離8棵毒株，其中3株非常適合作為疫苗生產原料，疫苗研制正在快速展開。有效的疫苗能夠快速有效的遏制疫情的發展，但實現實驗室流程到工業生產工藝的轉化卻并非易事。相較于臨床研究，疫苗工業工藝的設計開發花費同樣不菲，生產模式的效率與安全性直接決定了疫情控制的力度和規模。相較于傳統的疫苗生產手段，人工智能及其在多項領域的應用可用于強化疫苗工業生產效率、安全性、乃至推廣的可靠性。這一優勢或許能在現階段疫情控制起到關鍵作用。

作者 | 于琳洋

一、疫苗生產工業市場現狀

相較于其他藥物，很多傳統疫苗在人的一生中只需要注射一次，其生產和銷售的市場也因此呈現疲態。以美國為例，從1967年至今，其進行疫苗生產的企業數量縮減到如今只有5家大廠壟斷，而疫苗產品對企業利潤的貢獻甚至不足6%。雖然隨著人們的健康意識增強，越來越多的個人和健康團體開始自發的向零售商購買以流感為主的病毒型季節性傳染病的疫苗，疫苗市場的增速仍相當緩慢，年需求量整體趨于穩定。過于固定的市場，往往導致傳統病毒型疫苗生產公司的研發能力無法應對突發性病毒型傳染性疾病。在此局限下，人工智能技術與其對數據的高效利用或將為疫苗生產工藝帶來轉機。目前，已有多家傳統病毒型疫苗生產公司開始利用超前計算能力以及人工智能技術應對本次新冠肺炎疫苗研發狀況。

二、疫苗工業工藝中主要的人工智能技術

物聯網技術：把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。通過物聯網技術推廣應用，可以實現疫苗生產過程中的流程自動化、條件控制智能化的要求。同時物聯網技術還可以運用于疫苗出場后的環境條件監控，保證疫苗產品在使用時的有效性。

機器人技術：工業生產中執行任務的物理代理，通常分為移動機器人和固定機器人。通過利用固定機器人取代疫苗生產時的人工手工操作，可以提高生產效率。通過減少員工與疫苗原液之間的接觸，可以在保障員工身體健康的同時，避免疫苗受到因人為操作誤差引入的污染。

傳感器技術：通過傳感器感受規定的被測量，同時將其按照一定的規律轉化為可用輸出信號。應用傳感器技術可以對疫苗生產流程中的物理條件進行監控及智能調整。同時傳感器技術還廣泛的運用于監控疫苗出廠后期的安全控制，保證疫苗在使用前的有效性。

計算機視覺：計算機視覺是指機器感知環境的能力，這一技術類別中的經典任務有圖像形成、圖像處理、圖像提取和圖像的三維推理。將計算機視覺技術引入疫苗工業生產流程，可以取代生產過程中需要人工視覺識別的環節，例如疫苗雞胚培養過程中對蛋的識別，提高識別效率和識別精準度。同時，通過計算機視覺也可以對生產過程中的人為操作環節進行監控。

三、人工智能技術在疫苗工業工藝中的應用分布

四、人工智能技術在疫苗工業工藝中的應用案例

愛科維申科技：開發國內首套滅活疫苗活體雞胚機器視覺智能監測系統，利用計算機視覺技術替代人工視覺實現疫苗雞胚監測，并結合機器人技術對檢測通過的雞胚進行分選碼盤。相較于4000枚/小時的人工檢測效率，這套運用于流感疫苗活體蛋胚的智能檢測系統的工作效率為40000枚/小時，檢測準確率超過99.5%，漏檢率低于1%，每日工作量可超過10萬枚。

atsautomation：整合多種智能自動化技術，為疫苗生產設計智能化、自動化的工業流程。針對基于雞胚培養的病毒疫苗，ats提供蛋類傳送和處理自動化系統，覆蓋培養、去蓋、及采收全過程。針對新興的基于細胞培養的疫苗研制，ats整合機器人細胞培養系統，實現在class 100環境中細胞和病原體的細胞種植、培養、病毒接種、胰蛋白酶化和采收全自動化。同時整合傳感器技術和物聯網技術，實現對生產環境中的溫度及分層氣流控制，以及培養瓶轉速調控，保證寄生株的均勻分布。

日本森松：為疫苗抗原原液到產品化的疫苗制劑搭造橋梁，推出在線配液系統。通過物聯網技術，系統將常規配液過程所需要的泵、管路、閥門、氣泡陷阱、及紫外檢測器等環節結合在一起。相比于傳統配液過程，配液系統能夠實現全程物理條件數據記錄，梯度溶液精準配置，同時節省了儲罐數量及人力成本，提升了生產安全性。系統最終配液精度可達99.8%，而溶液達到穩定所需的時間縮短到小于60s。

五、人工智能在疫苗工業工藝中的局限性

短期技術整合難以實現：現階段的疫苗工業產線環節大多固定，目前，市場上應用的人工智能技術多以整體解決方案為主。于成熟產線中部署人工智能技術對其所在地的氣候、地理條件、企業員工結構乃至技術本身的靈活度均提出了挑戰。其所需經歷的設備安裝及參數調試工作難以在短期內實現。

技術投入大于疫情過后的市場需求：人工智能技術以提高生產效率和降低人力成本為主要目的，但技術本身的整合難度和資金設備要求都遠超過短期高需求過去后的普通市場需求，而在這期間的資金投入難以得到回報，且會造成之后企業“過生產”的狀態。

六、人工智能技術在疫苗工業工藝中的發展趨勢

碎片式的技術整合或更有市場：相較于開發完整的整套解決方案，將其拆分成針對不同疫苗工業生產環節的碎片式技術或能使技術本身更具靈活性，實現針對現有成熟產線的動態融入以及統一技術不同場景的多維應用，由此提升技術革新頻率與市場推廣的效率。

短期合作或成為應對季節性需求的有效途徑：從此次疫情防治中也可以看出，許多人工智能技術公司及互聯網公司在其中發揮著重要的作用。對于針對病毒型傳染病的季節性的疫苗需求，疫苗生產商或許可以通過短期合作的方式，利用更多的人工智能公司的輔助作用，實現生產效率的短期提高，并在之后能恢復正常生產水平。

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原標題：《冠狀病毒株分離，人工智能技術加速疫苗研發，更有望成為遏制疫情蔓延的關鍵點|智周報告核心版》