AI就能測試化妝品,能讓「白老鼠」永遠走出實驗室了嗎?
AI就能測試化妝品,能讓「白老鼠」永遠走出實驗室了嗎?

不論是化妝品或是藥品,在正式推出前都必須經過動物實驗,確保應用在人體身上不會產生不良反應,會使用動物是因為某些動物在生理特徵上與人類相似。

雖然實驗的初衷是出於善意,然而為了讓實驗效果接近真實,過程中只會施打少量麻醉或完全不做麻醉處理,對動物造成極大的痛苦,許多動物終其一生都奉獻給實驗,甚至不曾見過陽光。

研究期刊 Toxicological Sciences 最新一份報告指出,已經可以利用過往的資料,結合AI預測藥物反應,不僅能夠增加效率、節省成本,未來或許能讓「白老鼠」永遠走出實驗室。

科學醫藥需求下,大量動物被犧牲

據統計,每年全球約有1億1500萬隻動物被用在各種實驗中,以歐盟來說,在2011年就用了了1萬7896隻狗、3713隻貓、35萬8213隻兔、6686匹馬、6095隻猴子、67萬5065隻鳥、7萬7280隻豬、2萬8892隻羊、3萬914頭牛,以及超過100萬隻魚及850萬的齧齒類動物。

因為科學家不能恣意預測藥物的性能及反應,動物實驗室就成為現代藥品開發重要的基礎,在動物上取得的實驗數據,也為後期進入人體測試階段提供極大的安全性。不過動物實驗具有極高的重複性,以化妝品毒性測試來說,因為不確定毒性效果,必須重複的在動物身上給藥,往往讓動物承受極大痛苦,且實驗過程充滿未知,經常造成大量動物意外死亡。

然而在科學醫藥的需求下,這類動物的犧牲雖然被視為合理,若從生命的角度來看,過程不僅不人道,也造成極大的資源浪費。

drug testing
不論是化妝品或是藥品,在正式推出前都必須經過動物實驗,確保應用在人體身上不會產生不良反應。
圖/ shutterstock

AI毒性準確率,比動物實驗還要高

根據研究期刊 Toxicological Sciences最新一份報告指出,現在的技術已經可以根據過往累積的實驗數據資料,去預測藥物可能的反應。

藥物研發因為相當耗時,許多藥廠近年也都紛紛擁抱新科技,目前已經有28家大型醫藥公司、93家新創公司,投入數千萬美元研究如何將AI導入製藥以及新藥品測試。人工智慧公司Exscientia執行長Andrew Hopkins表示:「AI在設計以及化合物選擇上表現得更好,」最終可以減少實驗的次數「代表能節省更多的金錢以及時間。」Andrew Hopkins認為,目前在動物實驗中取得的數據多數儲存在資料庫中,基於生物學的複雜性,以及過去未能有效利用,如果能借助AI將這些數據加以利用,就能減少動物實驗。

研究團隊從2014年開始累積數據,總共蒐集1萬種化學合成物,透過AI針對這些物質進行86萬次的測試,最終得出分子結構與毒性類型之間的關係,可以知道該物質對於DNA、皮膚會造成什麼影響。最終結果顯示,AI測試得到的毒性準確率為87%,動物測試的準確率則為81%,可以說在某些情況下,AI的準確度已經與動物實驗好上許多。

drug testing
透過AI分析物質對於DNA、皮膚造成的影響,最終結果顯示,AI測試得到的毒性準確率為87%,動物測試的準確率則為81%。
圖/ shutterstock

動物實驗仍有其優勢

不過這個實驗的結果,真的就代表AI可以就此取代實驗用動物嗎?從上述例子來看,實驗團隊光是要做一種毒物測試,就花了將近四年的時間準備所需要的數據以及實驗,先不用說每一年有多少新藥在研發、實驗,如果該藥品需要進行多種毒性測試,甚至比較高階的藥物需要更多複雜的數據,那麼整個累積資料庫數據的前置工作就會被拉得很長。

另外,之所以會使用在生理特徵上與人類相似的動物來實驗,是因為人體組成非常複雜,許多的副作用、反應、過敏,往往是在實驗室中無法預測的,AI能在數據的基礎上完美的分析資料,但反過來想,這會不會讓AI束縛了動物實驗可能發現的意外反應呢?

當然,將AI導入藥品研發不單單只是為了人道原因,研發效率提升、成本降低或許才是更大的誘因,動物實驗仍存在其獨特的優勢,然而就由AI的加入,或許可以減少實驗用動物的犧牲數量,在人道、科技發展間取得平衡。

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導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?
導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?

當無人機、無人船失去衛星定位訊號,還能繼續完成任務嗎?這道問題不只考驗導航設備的精度,更牽涉不同技術如何搭配,才能兼顧成本、可靠性與實際部署需求。

要理解自主載具如何在衛星訊號中斷時持續導航,得先認識「慣性導航」。互宇向量執行長鍾宏彬拿棒球作比喻:投手把球投出去後,球沒有GPS或遙控器,仍會依照出手角度、力量與旋轉向前運動。慣性導航則透過感測加速度與旋轉變化,持續推算載具的姿態、速度與位置。不過,慣性導航的誤差會隨時間累積,衛星定位訊號一旦中斷,位置推算也可能逐漸偏移。因此,自主載具需要不同定位與感測技術相互配合。2022年成立的互宇向量,便從這項需求切入,協助客戶選擇適合的導航技術,並將系統整合到產品中。

先定義任務,再決定導航規格

「以終點當起點。」鍾宏彬如此形容互宇向量的產品開發原則。相較於先提供設備、再由客戶自行整合,互宇向量在開發初期便參與討論,了解客戶要完成什麼任務,再決定性能、材料、演算法與預算。這套方法稱為「前端部署」。

以無人機精準投送為例,客戶希望載具不只抵達指定區域,還能接近建築物完成投送。飛行距離、定位精度、是否有人遙控,以及衛星訊號中斷後需要自主運作多久,都會影響系統設計。互宇向量必須先釐清這些條件,再選擇感測元件、調整導航架構,而不是直接套用既有產品。

互宇向量的技術涵蓋光纖陀螺儀(FOG)、慣性量測單元(IMU)、姿態與航向參考系統(AHRS),以及GNSS/INS融合導航方案。團隊曾與產業夥伴在實際水域驗證無人船導航系統,也透過觀音山隧道測試,觀察衛星訊號中斷時的導航表現。

對客戶而言,驗證的重點在於系統能否在任務要求的時間內維持足夠精度。互宇向量也不一定選用最高規格的零組件,而是依照需求調整演算法、材料與系統配置,必要時整合其他供應商的技術,減少客戶自行開發、測試與整合的時間及成本。

從光纖陀螺到系統整合,互宇向量把技術推向可部署的產品

鍾宏彬2010年投入光纖陀螺核心技術研究,2016年共同創辦極星光電。當時核心元件的客戶多具備自行整合能力,應用市場相對有限。他逐漸意識到,若想讓技術接觸更多使用者,就不能只停留在零件,還得往感測模組與完整系統發展。2022年成立互宇向量後,鍾宏彬延續過去累積的技術,採取合作設計製造(JDM)模式,讓團隊從產品開發初期便參與設計與驗證。

他把這種服務形容為「高階料理包」:客戶不必自行採購所有原料、研究怎麼煮,而是由互宇向量協助整合適合的技術,完成產品部署。公司不走低價、拚量路線,而是選擇與少數具有長期需求的專業客戶深入合作。目前團隊服務約12家核心客戶,透過持續參與產品開發,累積技術與合作經驗。

航太市場考驗的不只是技術,還有供應鏈與驗證能力

航太是互宇向量積極拓展的市場。目前約四成業務聚焦航太應用;2023年,團隊也與國家太空中心(TASA)展開策略性合作,推進MIOC與FOG技術的太空應用。

航太產業尤其重視「飛行履歷」(Flight Heritage)。鍾宏彬打趣地說,普通杯子就是杯子,但如果真的上過太空,「它就變成太空杯」。設備即使通過完整的地面測試,仍不等於經歷過發射與太空環境。對國際航太客戶而言,實際飛行驗證是評估設備可靠性的重要依據。鍾宏彬回憶,團隊過去花了兩、三年尋找海外企業客戶,始終不得其門而入。後來有國際業者得知互宇向量與國家太空中心合作,反而主動找上門。這段經驗讓他體會到,進入航太供應鏈除了技術能力,還需要讓國際客戶看見合作經驗與可信度。

從中央大學到蘆竹,桃園產官資源如何成為互宇的產業支點?

互宇向量與桃園的淵源,早在公司成立前就已開始。鍾宏彬從中央大學求學、攻讀博士到投入研究,一路留在桃園;第一次創業落腳楊梅,互宇向量則從青埔搬到蘆竹,建立廠辦空間。他笑稱,自己就像桃園「生出來的baby」。

桃園及北部地區聚集電路板、電子製造與機械加工等供應商,具備成熟的產業基礎。不過,部分業者長期專注既有市場,未必想過自身技術還能延伸至無人載具與航太應用。鍾宏彬舉例,互宇向量曾與傳統機械加工業者合作,協助對方了解航太供應鏈的品質驗證與製造要求,探索跨入新市場的可能。對這些業者而言,挑戰未必是技術能力不足,而是過去缺乏接觸航太應用的機會,不熟悉相關規格與驗證流程。

創業過程中,互宇向量也持續接觸桃園市政府青年事務局及相關局處、育成體系,參與創業交流與產業展會。鍾宏彬看重的是這些場合能讓團隊認識不同領域企業,拓展未來合作的可能。包括Meet桃園+在內的創業輔導與產業交流平台,也為在地新創提供接觸產業資源的機會。

從光纖陀螺核心元件走向完整導航系統,再延伸至航太合作與海外市場,互宇向量逐步建立從任務規劃、技術整合到系統驗證的能力。接下來,如何運用桃園既有的電子製造與精密加工基礎,找到更多能共同開發產品的夥伴,將是團隊拓展國際市場的重要課題。

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