三井物産と NVIDIA、日本の創薬を変革するためのスーパーコンピューター、Tokyo-1を発表

by Rory Kelleher · March 22, 2023

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主要な製薬会社がNVIDIA DGX搭載のTokyo-1で、ジェネレーティブAIモデル等の開発を加速

本日NVIDIAは、三井物産株式会社（以下「三井物産」）と協業し、高解像度分子動力学シミュレーションやジェネレーティブAI モデルなど、創薬を加速するテクノロジで日本の製薬業界をさらに発展させるためのイニシアチブである Tokyo-1 を推進することを発表しました。

NVIDIA GTC グローバル AI カンファレンスで明かされた Tokyo-1は、NVIDIA DGX で構築されたスーパーコンピューターであり、日本の製薬会社やスタートアップ企業が利用できるようになる予定です。この取り組みは、米国と中国に次いで世界第 3 位である日本の 10兆円規模の製薬産業を加速させることを目的としています。

三井物産 ICT事業本部デジタルサービス事業部デジタルヘルスケア事業室長の阿部雄飛氏は次のように述べています。「日本の製薬会社はウェットラボにおける研究のエキスパートですが、大規模なハイパフォーマンスコンピューティングと AI の活用は未だ限定的です。Tokyo-1 を通じて、製薬業界が計算創薬のための最先端のツールでこの状況を一変させることができるイノベーションハブを構築します」

このプロジェクトでは、ユーザー企業にNVIDIA DGX H100ノードへのアクセスを提供し、分子動力学シミュレーション、大規模言語モデルのトレーニング、量子化学、そして潜在的な薬剤の新規分子構造を生成するジェネレーティブAIモデルなどをサポートします。また、ユーザーはNVIDIA BioNeMo創薬サービスおよびソフトウェアを通じて、化学物質、タンパク質、DNA、RNAの一般的なファイル形式の大規模言語モデルを活用することもできます。

今年後半に稼働開始が見込まれているTokyo-1 は、三井物産の子会社であり計算創薬に特化した株式会社ゼウレカ（以下「ゼウレカ」）が運用予定です。また、アクセラレーテッドコンピューティングや創薬のためのAI に関するワークショップや技術トレーニングも提供される予定です。

AI と HPC で創薬研究を活性化

阿部氏によると、日本の製薬業界は長年、ドラッグラグに悩まされてきたといいます。この問題は、COVID-19 のパンデミック時におけるワクチンの開発競争で改めて注目されました。

国内の製薬会社は、この問題を解決するための施策の一つとしてAI の導入を挙げており、AIは業界の医薬品開発パイプラインを強化、加速するための重要なツールと捉えています。創薬のためのAIモデルのトレーニングやファインチューンには、Tokyo-1スーパーコンピューターのような膨大な計算リソースが必要です。本プロジェクトの第一段階として、NVIDIA H100 Tensor コア GPUを8基搭載したNVIDIA DGX H100システムが10台以上導入される予定です。

DGX H100は、強力なNVIDIA Hopper GPUアーキテクチャをベースとしており、生物学や化学のためのジェネレーティブAIモデルを含むTransformerモデルの学習を加速させるために設計されたTransformer Engineを搭載しています。ゼウレカは、プロジェクトの拡大に合わせて、このシステムにさらにノードを追加する予定です。

ゼウレカ研究開発部 Product Engineering Managerの牧口大旭氏は次のように述べています。「昨今のAI分野の隆盛の裏では大規模学習による飛躍的な精度向上が確認されてきました。学習量が一定規模を超えた段階で予測精度は飛躍的に向上しますが、その為にはこの領域に到達できる計算力が必要になってきます。Tokyo-1 は、このような障壁に対処し、日本でデータドリブンな AI 創薬に取り組み、日本の製薬業界のさらなる発展につながるよう、ユーザー企業を支援して参ります」

Tokyo-1ユーザー企業は、スーパーコンピューターの専用サーバーへのアクセスのほか、ゼウレカと NVIDIAによる技術サポートを受け、両社が開催するワークショップへ参加することなどが可能になり、これらの費用はTokyo-1の利用料に含まれています。また、より多くの計算資源を必要とする大規模なトレーニングを行う場合は、Tokyo-1 ユーザー企業はより多くのノードを持つサーバーへのアクセスをリクエストすることができます。また、分子動力学、ドッキング、量子化学、自由エネルギー摂動計算のためのゼウレカのソフトウェアソリューションを購入することも可能です。

Tokyo-1上でNVIDIA BioNeMoソフトウェアを使用することにより、研究者は、タンパク質構造予測、低分子化合物の生成、骨格推定などの用途で、最先端のAIモデルを数百万、数十億のパラメータに拡張することができるようになります。

Tokyo-1 が日本の製薬企業と世界を結ぶ

すでに、日本の複数の大手製薬会社が、Tokyo-1 を使って創薬プロジェクトを前進させる予定です。

東京に本社を置くアステラス製薬株式会社（以下「アステラス製薬」）は、研究開発や製造・販売など、バリューチェーンのあらゆる領域においてデジタルトランスフォーメーションを推進することで、患者さんにとってのアウトカムを最大化し、医療シーン全般のコストを軽減できるソリューションの開発を積極的に進めています。Tokyo-1 では、分子シミュレーションの研究を加速させるほか、NVIDIA BioNeMo ソフトウェアを通じて、ジェネレーティブ AI のための大規模言語モデルによる研究にも取り組む予定です。

アステラス製薬アドバンストインフォマティクス＆アナリティクスデジタルリサーチソリューションズヘッドの角山和久氏は次のように述べています。「AI や大規模シミュレーションは、低分子化合物の研究以外にも、抗体、遺伝子治療、細胞医療、標的タンパク質分解誘導、次世代ファージセラピー、mRNA 医薬の研究などに幅広く活用できると考えています。Tokyo-1 が、近年の AIとシミュレーション技術の進歩を最大限に取り込み、アステラス製薬のVISIONを達成するための基盤の一つとなることを期待しております」

同じく東京に本社を置く第一三共株式会社（以下「第一三共」）は、Tokyo-1を利用して、AIと機械学習を完全に統合した創薬プロセスの確立を目指しています。第一三共副主任研究員の芹沢貴之氏は以下のように述べています。「AIおよびTokyo-1の最先端のGPUリソースを駆使することで、大規模演算を行い、創薬活動を加速させることができます。これらの進歩により、医薬品デリバリーの改善、個別化医療など、新たな価値を患者様にご提供できる可能性に非常に大きな期待をしております」

大阪に本社を置く小野薬品工業株式会社（以下「小野薬品工業」）は、医療ニーズの高いがん、免疫、神経およびスペシャリティ領域を創薬の重点研究領域に定めています。小野薬品工業創薬テクノロジー研究部創薬DX推進室室長の江頭啓氏は以下のように述べています。「AI モデルの構築には膨大な計算能力が必要となることが多く、このような課題をTokyo-1 の大きな GPUパワーが解決すると考えています。DGXベースのこのスーパーコンピューターは、高品質なシミュレーション、画像解析、映像解析、言語モデルなど、利用範囲は非常に広いものと考えています」

三井物産は、製薬業界だけでなく、日本の医療機器大手や国内スタートアップにもTokyo-1を開放するほか、NVIDIA Inception プログラムのメンバーである世界中のヘルスケアスタートアップが開発した AI ソリューションをTokyo-1のユーザー企業が活用できるよう、連携を図る予定です。また、NVIDIAは、Tokyo-1のユーザーと、NVIDIAの開発者ネットワークに参画する世界中のライフサイエンス分野のお客様を繋ぎます。

Tokyo-1に関する今後の最新情報は、ゼウレカのホームページでご確認ください。

GTCにおいてTokyo-1の講演を開催

3月21日から24日までオンラインで開催中の GTCで、AI とヘルスケアの最新情報をご確認ください。また、24日の最終日には日本のお客様向けのスペシャルイベント「Japan AI Day」を開催いたします。本発表についての講演も開催されますので、ぜひGTCに無料でご登録のうえ、ご視聴ください。

日時：3月24日（金）15:00 – 15:50 (日本時間)
講演名：「2023年ついに始動。日本の製薬業界を変革するデータ駆動型創薬の次世代プロジェクト」 (講演番号：SE52436)
概要：新薬開発を軸とした製薬産業は日本が誇る産業の一つですが、近年競争力の低下が指摘されています。欧米では GAFAM をはじめとしたテック企業も参入し、メガファーマも AI ドリブンな創薬活動を非常に活発化しており、それら技術から生まれた新薬候補も臨床試験が進んでいます。こうした状況を鑑みて、デジタル技術による研究開発を促進する世界最先端の基盤、エコシステムを作る一大プロジェクトが始動します。
講演者：
阿部雄飛氏 (三井物産 ICT事業本部デジタルサービス事業部デジタルヘルスケア事業室室長)
角山和久氏 (アステラス製薬アドバンストインフォマティクス＆アナリティクスデジタルリサーチソリューションズヘッド)
江頭啓氏 (小野薬品工業創薬テクノロジー研究部創薬DX推進室室長)
芹沢貴之氏 (第一三共研究開発本部研究統括部創薬化学研究所創薬化学推進グループ副主任研究員)
牧口大旭氏 (ゼウレカ研究開発部 Product Engineering Manager )

NVIDIA の創業者/ CEO であるジェンスンフアンによる GTC の基調講演のリプレイは、こちらよりご覧ください。

ゼウレカ、および製薬企業各社はTokyo-1を活用しながら日本の医療を変革したいデータサイエンティストやエンジニアを募集しています。詳細は以下より覧ください。