NVIDIAと三井物産 日本の創薬を変革するスーパーコンピュータ「Tokyo-1」を発表！製薬会社のジェネレーティブAI等の開発環境を加速

NVIDIAは2023年3月22日、「GTC 2023」において、三井物産株式会社と協業して、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ーで日本の製薬業界をさらに発展させるためのスーパーコンピュータ「Tokyo-1」を発表した(冒頭の写真)。
「Tokyo-1」の稼働開始は今年後半の見込みで、アステラス、第一三共、小野薬品工業が活用を表明している。「GTC 2023」では「Tokyo-1」に関する講演が予定されている(GTCの無料登録が必要)

「Tokyo-1」とは

GTC 2023で発表された「Tokyo-1」は、NVIDIA DGXで構築されたスーパーコンピュータ。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だ。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る。

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、量子化学などに活用

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する。

また、ユーザーは生成系AIクラウドサービス「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る(関連記事「【速報】NVIDIAが「ジェネレーティブAI」のクラウドサービス提供を発表！大規模言語モデル/画像生成AI/医療向け生成系AIをビジネス活用する時代へ」)。

「Tokyo-1」は、三井物産の子会社、計算創薬に特化した株式会社ゼウレカが運用する予定。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だ。

AIとHPCで創薬研究を活性化

三井物産によると、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う。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の遅れで改めて注目された。

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る。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のような膨大な計算リソースが必要。この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となっている。

Transformerモデルの学習を加速

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。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だ。

「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る。

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る。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。

「Tokyo-1」上で「BioNeMo」サービス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る。

アステラス、第一三共、小野薬品工業が活用を表明

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促進させることを表明している。

アステラス製薬株式会社は、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るという。「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。

また、第一三共株式会社は「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すとしている。

小野薬品工業株式会社は、「Tokyo-1」の活用を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るという。

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、連携を図る予定だ。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顧客を繋ぎたい、としている。

各社のコメント

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る。
「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」

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る。
「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」

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る。
「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」

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る。
「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 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る。
「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」

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が確認できる。24日の最終日には日本企業向けのスペシャルイベント「Japan AI Day」を開催する。本発表についての講演も開催されるので、興味があればGTCに無料登録のうえ、視聴することをオススメしたい。

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