By Kenny Hughes-Castleberry wysłano 11 listopada 2022 r
Opieka zdrowotna jest prawdopodobnie jedną z najbardziej lukratywnych branż na świecie, ponieważ wymaga więcej niż 10% PKB większości kraje rozwinięte. Od opracowywania nowych leków po przydzielanie opieki nad pacjentem, istnieje wiele różnych obszarów w branży opieki zdrowotnej, które mogą znacząco skorzystać z obliczeń kwantowych. Przy dużych ilościach danych pacjentów i obawach dotyczących bezpieczeństwa i prywatności pacjentów przypadki użycia w opiece zdrowotnej można już przetwarzać przy obecnym rozwoju komputerów kwantowych. „Wyżarzanie kwantowe rozwiązuje problemy, które są problemami optymalizacyjnymi, takimi jak łańcuch dostaw optymalizację, znajdowanie lepszych leków i oczywiście myślenie o tym, jak dostać się do lepszych badań klinicznych” — wyjaśnił dyrektor generalny i założyciel firmy Polarisqb, Shahara Keinana. Polaris jest jedną z wiodących firm wykorzystujących obliczenia kwantowe do optymalizacji projektowanie leków, tylko jeden z wielu podsektorów występujących w branży opieki zdrowotnej.
Opieka zdrowotna i leki
Leki i projektowanie leków to tylko dwa czynniki w branży medycznej, które pomagają w dobrym samopoczuciu pacjentów. „Naprawdę dopiero teraz zaczynamy to oceniać” – dodał Keinan. „Bo jeśli możesz zaprojektować leki, które będą lepsze, będą bardziej skuteczne i będą miały mniej skutków ubocznych, prawda? Bezpieczniejsze leki Oznacza to, że reszta procesu opracowywania leku będzie szybsza i tańsza. A to oznacza, że twoje koszty leków spadną, co oznacza, że możesz opracowywać leki dla mniejszych populacji pacjentów”. Z technologią kwantową używaną w obu symulacje chemiczne i optymalizacje na potrzeby opracowywania leków, może to znacznie obniżyć koszty produkcji tych leków. Jak stwierdził Keinan, uwalnia to firmy farmaceutyczne do poszukiwania lekarstw na bardziej specyficzne dolegliwości. Podczas gdy obecne firmy farmaceutyczne celują głównie w większe populacje chorych, ponieważ istnieje większy zysk, obliczenia kwantowe mogą zmniejszyć ograniczenia i pozwolić na nowe badania nad lekami na inne choroby.
Jednym ze sposobów, w jaki komputery kwantowe mogą pomóc w projektowaniu leków, jest badanie fałdowania białek. Nie tylko pomogłaby symulacja i analiza procesu składania odkrycie narkotyków, ale ma również szersze implikacje dla innych podbranż, takich jak żywienie, onkologia i inne. Według niedawnego artykułu ks Booz-Allen: „Korzystając z algorytmu kwantowego zwanego Variational Quantum Eigen-solver, możliwe jest stworzenie statystycznej reprezentacji możliwych fałd w łańcuchu aminokwasów, w wyniku czego można przewidzieć konfigurację białek, którą zaobserwowalibyśmy w naturze”. Polaris idzie o krok dalej w tym procesie, przyglądając się potencjalnej toksyczności cząsteczek przechodzących przez barierę krew-mózg. „Odkrywamy cząsteczki, które wiążą się z białkiem przechodzącym do mózgu i są mniej toksyczne, w jednej optymalizacji, a nie w trzech różnych krokach” – stwierdził Keinan. „W ten sposób skracamy oś czasu”.
Kwant i diagnoza
Oprócz odkrywania leków, obliczenia kwantowe mogą również znacząco pomóc diagnoza choroby. Już teraz szpitale i kliniki korzystają z AI i uczenie maszynowe aby pomóc wykryć możliwe choroby lub guzy w wynikach badań i obrazach pacjentów. „Tak więc wszystko, co dotyczy uczenia maszynowego, może zostać przyspieszone za pomocą technologii kwantowej, zwłaszcza w przypadku dużych ilości danych” — wyjaśnił. Amir Naveh, Współzałożyciel i Chief Product Officer (CPO) firmy Technologie Classiq, wiodąca na rynku firma zajmująca się komputerami kwantowymi. Ponieważ sztuczna inteligencja poczyniła znaczne postępy w przyspieszaniu wykrywania chorób, wydaje się, że obliczenia kwantowe w połączeniu ze sztuczną inteligencją doprowadzą do znaczących zmian w branży opieki zdrowotnej. Przedsiębiorca AI Gary'ego Fowlera rozwinął te prognozy w 2021 r Forbes artykuł, pisząc: „Komputery kwantowe będą kolejnym przydatnym narzędziem do znajdowania odpowiedzi na choroby, takie jak choroba Parkinsona, rak i inne dolegliwości, które każdego dnia pochłaniają tyle istnień ludzkich”. Jak ostrzegają eksperci przed rosnącym zagrożeniem ze strony niezdiagnozowanych chorób jak np raka jelita grubego w młodszych pokoleniach obliczenia kwantowe mogą stworzyć system wczesnego ostrzegania, ułatwiając wczesne badania przesiewowe i czyniąc je bardziej dostępnymi dla szerszej publiczności.
Obliczenia kwantowe a opieka nad pacjentem w placówkach służby zdrowia
W obliczu wirusów, takich jak COVID-19, które przytłaczają systemy szpitalne, wielu ekspertów poszukuje komputerów kwantowych, aby sobie z nimi poradzić wąskie gardła więcej pacjentów niż lekarzy czy łóżek szpitalnych. Czas na naprawienie tych wąskich gardeł jest bardziej widoczny niż kiedykolwiek, jak przewiduje Światowa Organizacja Zdrowia (WHO). 2030Nastąpi deficyt prawie 10 milionów pracowników służby zdrowia, w tym lekarzy i pielęgniarek. To wąskie gardło może się tylko pogorszyć, jeśli wybuchnie kolejna globalna pandemia, tworząc pilną potrzebę wykorzystania technologii kwantowej do rozwiązania tych problemów. Ponieważ wiele z tych wąskich gardeł można rozwiązać za pomocą algorytmów optymalizacyjnych, obliczenia kwantowe mogą pomóc w stworzeniu wydajniejszych procesów opieki, a także w lepszej alokacji zasobów, takich jak leki czy łóżka szpitalne. „Quantum może pomóc całej tej domenie” – dodał Naveh. „Rzeczywista opieka nad pacjentami, która obejmuje wszystko, od możliwości zapewnienia optymalnego wsparcia pacjentom, aby upewnić się, że w tych placówkach wykrywane są oszustwa”. Dzięki dokumentacji medycznej zawierającej poufne informacje o pacjencie, obliczenia kwantowe mogą zapewnić dodatkowy poziom bezpieczeństwa poprzez szyfrowanie procesy. Ponieważ komputery kwantowe są okrzyknięte zagrożeniem dla obecnego poziomu cyberbezpieczeństwa, mogą pomóc utorować drogę do nowszych poziomów bezpieczeństwa cyfrowego, zwłaszcza w przypadku dokumentacji pacjentów i innych rodzajów poufnych informacji.
Biorąc pod uwagę wiele różnych korzyści, nie jest zaskoczeniem, że technologia kwantowa jest już stosowana w branży medycznej i będzie nadal przekształcać branżę w przyszłości. Jak stwierdził Fowler w wywiadzie dla Wewnątrz technologii kwantowej, „Świat zasadniczo się zmienił dla nas wszystkich. Wykorzystanie komputerów kwantowych, które są 100 milionów razy szybsze niż najszybsze superkomputery, pozwoli nam zrobić to, co zajęłoby 10,000 200 lat w XNUMX sekund. Wyobraź sobie możliwość odkrywania leków i innych dziedzin technologii medycznych, które mają wpływ na nasze życie”.
Kenna Hughes-Castleberry jest pisarzem personelu w Inside Quantum Technology i Science Communicator w JILA (partnerstwo między University of Colorado Boulder i NIST). Jej pisarskie bity obejmują deep tech, metaverse i technologię kwantową.
