杜奕瑾與他的AI夥伴,打造台灣基因分析「PTT」
杜奕瑾與他的AI夥伴,打造台灣基因分析「PTT」

12月初,台灣人工智慧實驗室(Taiwan AI Labs)展現和台北醫學大學附設醫院合作的「AI預測敗血症」短期成果,準確率超過85%。搶在2018年結束之前,這群人工智慧專家再次拋出驚喜,與台灣微軟共同推出AI基因分析平台「TaiGenomics」。這一次,他們想改變什麼醫療現況?

「 未來的醫療,應該是基於一個人的遺傳基因、生活習慣、環境,去做到不同疾病預測及診斷。 」台灣人工智慧實驗室創辦人杜奕瑾說。

基因分析能做精準治療,杜奕瑾推AI平台幫台灣加速

杜奕瑾理想的「精準醫療(Precision Medicine)輪廓,源自前美國總統歐巴馬在2015年所提出,近年來不斷在歐洲、亞洲獲得迴響。簡單來說,目標是讓所有患者得到最分眾、準確的治療方式,因為同一款藥物,不見得適用所有罹患肺癌的病人,更嚴重的是,有些人甚至會因此產生嚴重副作用。

儘管影響致病的原因有先天與後天之分,但醫界一直對於「人體密碼」與疾病的關聯性高度重視。尤其是2013時,好萊塢女星安潔莉娜裘莉(Angelina Jolie)發現自己有家族遺傳的乳癌基因,決定進行預防型切除手術,讓分析基因成為顯學。

「基因,並不見得是影響治病的全部因素,也可能會受到環境影響而改變。但確實有越來越多的醫療行為需要『了解基因』,」台大醫院基因醫學部主治醫師陳沛隆說。

他舉例,像是2015年全球首度發現,當醫師以藥物治療甲狀腺亢進時的嚴重併發症(顆粒性白血球低下)與兩個人體危險基因有關;台大醫院最近甚至將投稿期刊,認為「遺傳性聽損」有超過80個以上的可能致病基因。

全基因檢測程序
除了採集檢體(抽血)和萃取DNA等步驟仍需要人力,AI已經能在基因分析過程中扮演重要角色。
圖/ 微軟、台灣人工智慧實驗室

「傳統分析定序一個基因的價格,約需要一萬元,要分析完八十個基因,得要八十萬;現在的次世代定序,雖可以在三萬元左右一次做完分析,但人體有大概400-500萬個基因變異點,哪些會影響身體功能,得花大量的時間來研究。」陳沛隆解釋。

過往在沒有AI協助時,第一線醫療人員或基因研究人員最大的挑戰在於:用醫學專家等級的人力進行基因定序、分析、比對基因變異與疾病表徵等過程將花費大量時間及鉅額費用,且大多只能分析部分基因,難以達成人體超過兩萬個基因的「全基因體分析」。

AI爬醫學文獻、比對數據,讓基因分析更容易

正如同杜奕瑾當年打造PTT,延伸出各式各樣的「個版」,帶動使用者討論風氣,累積多元且豐富的文字內容。這次推出的基因分析平台,會自動閱讀文獻、爬梳網路上公開的兩百萬篇醫療期刊與資料庫,把最新資訊提供給臨床醫師。

特別的是,「AI鄉民」能夠幫助醫師完成基因體註解與基因變異致病性預測,透過深層神經網路來解釋包含:分子交互作用、基因網路、調控機制等生資料。「除了遺傳疾病,藥物反應與癌症基因體都有大量的資料需要AI幫忙建立關聯網路與預測模型。」國立臺灣大學生物產業機電工程學系教授陳倩瑜表示。

台灣人工智慧實驗室除了找上台大醫師、生物機電教授組成團隊,也希望讓AI基因分析平台能真正普及,因此將系統建立在微軟Azure雲端,減輕分析過程的資料負擔。

「光是一個人的基因檔案,容量就超過100GB。」台灣人工智慧實驗室產品經理林盈宏強調,過去做全基因體定序,需要編碼與程式背景才能進行,再加上基因檔案龐大,又需要儲存與電腦運算能力,導致很多醫生、專家,空有檢體卻沒有工具能協助分析。

因此,TaiGenomics主打模組化拖曳模式,能選擇特定個人資料、基因,串出分析流程,自動得到報告與基因比對結果。

不過,杜奕瑾的AI基因計畫仍有挑戰。陳沛隆認為,「要透過數據分析比對出疾病與基因變異的關聯性,檢體至少要十萬個,甚至上百萬才行。」另外,團隊也希望透過醫療資料,比對個人患病史和使用藥物等資訊,才能提升分析報告的準確性。

「雖然只在起步,卻是台灣重要的一刻。」杜奕瑾有信心地說。

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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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