国内初、NAMが量子コンピュータを創薬へ応用~量子機械学習ライブラリの公開
新薬の開発コストと市場投入までの時間を量子劇的に削減を目指す
株式会社 NAM（本社：東京都中央区、代表取締役：中野 哲平、以下 NAM）は、この度、量⼦コンピュータの創薬応用を目指し、創薬に特化した量子機械学習ライブラリを開発・ソースコード公開をすることを発表いたします
■ 量子コンピュータについて
量子コンピュータは、我々のコンピュータとは全く異なる動作原理であり、スーパーコンピュータを用いても解けない複雑な問題を超高速に解くことができる夢のマシンです。1980年代に研究発表されてから量子コンピュータは実用化が殆どされていませんでした。しかし近年、実用化への扉が急速に開き、Googleをはじめとし世界各国で熾烈な開発競争が繰り広げられています。
■ 量子コンピューターで創薬応用
今日、新薬を発見して市場に出すには、製薬会社では最大10年以上、多くの場合数十億ドルがかかります。量子コンピューティングを使用して計算処理を改善することで、コストと市場投入までの時間を劇的に削減し、コンピューター化学者が新しい発見を迅速に行えるようにします。NAMはさまざまな病気の治療を見つける可能性を広げます。
量子コンピューティングには、製薬会社や材料科学会社が大規模な分子を分析することが可能であり、従来の手法を根本的に変える可能性があります。現在、企業は従来のコンピューターで何億もの比較を実行していますが、それらは、古典的なコンピューターが実際に計算できる特定のサイズまでの分子のみに制限されています。量子コンピューターがより簡単に入手できるようになると、はるかに大きい分子を比較することが可能になり、さまざまな疾患の医薬品の進歩と治療の扉が開かれます。
■ 量子機械学習ライブラリ「ホートラム」の開発
データサイエンスは、今ではビジネスの教養であり、誰しもがデータサイエンスをできる時代になってきました。そのためデータサイエンスのエンジニアにも使いやすように、NAM社では創薬に特化した量子機械学習ライブラリ「ホートラム」を開発・公開する運びとなりました。既にQiskitなど簡易的に動かせるフレームワークも存在しますが、深層学習や最先端の量子アルゴリズムが簡易呼び出し可能なライブラリではありません。NAM社のホートラムは軽量ライブラリであり、量子コンピュータで機械学習を動かすのに必須な深層学習を含む機械学習系ライブラリです。
「創薬への応用」と明確にユーザーと使用用途を限定することで、短期間で最大限に効果的かつ、知名度の高いライブラリにすることを狙っています。 ホートラムでは、新薬開発に必須な関数を含んでいます。創薬にライブラリの関数を絞る理由としては、NAM社が医療の変革を担う会社であり、医療革命を目指す新進気鋭のスタートアップを目指しているからです。具体的には下記の関数の実装が含まれています。
量子コンピューティングの抽象的な開発と機械学習の応用研究との間のギャップを埋めることを量子機械学習と呼んでいます。関連する分野の複雑さを軽減し、量子フレームワークで最も重要な機械学習アルゴリズムを説明する合成を提供することに焦点を当てています。量子機械学習は、さまざまな背景のエンジニアのために、わかりやすくライブラリとして作る必要があります。
■創薬を含む複雑計算問題の事業解決へ
創薬に関わらず、NAM社では、様々な問題を量子コンピュータで解決することを目指しています。ご興味のある会社様はご遠慮せずご連絡ください。
■ 量子コンピュータ既存ライブラリについて
量子コンピューターのプログラミング言語とライブラリの状況
量子ゲート方式のみならずここでは一度知名度の高いライブラリを紹介し、本プロジェクト開発ライブラリ「ホートラム」との違いを説明する。量子プログラミング言語は、20年以上前から実際に開発は行われているが、現在量子ゲート方式で開発が盛んな四種を述べる。その上で、なぜ提案ライブラリをQISKit上で実装をするか説明をする。
1. IBM社のQISKit
Quantum Information Software Kit（QISKit）は、OpenQASMクオンタム言語とIBM Qエクスペリエンスのプロセッサーを処理するためのオープンソースソフトウェア開発キット（SDK）である。 これはPython、JavaScript、Swiftで利用できる。
2. Rigetti社のpyQuil
pyQuilは、リゲッティが量子プログラムを構築、分析、実行するために開発したオープンソースのPythonライブラリである。 これはQuilの上に構築されており、近い将来の量子コンピュータのために設計され、共通の古典/量子メモリモデルに基づいている（量子ビットと古典量子ビットの両方を意味します)。 pyQuilは、Rigettiのすべての量子ソフトウェアの包括的なプラットフォームであるForestの主な開発者ライブラリの1つであり、ForestにはGroveとReference QVMも含まれている。
3. ETH Zu richのProjectQ
ProjectQは、IBMの量子バックエンド、高性能量子コンピュータシミュレータ、およびいくつかのライブラリプラグインへの接続性を備えた量子コンピューティングのオープンソースソフトウェアフレームワークである。 ProjectQの最初のリリースは、ETH Zu richのMatthias TroyerグループのThomas HänerとDamien S. Steigerによって開発された。
4. Microsoft社のQDK
リゲッティとIBMの超伝導キュビット技術とは異なり、マイクロソフトはフェルミオンに基づいたトポロジカルな量子ビットに強く賭けている。 これらの粒子は最近発見され、長いコヒーレンス時間などを可能にするが、位相幾何学を使用する機能的量子コンピュータは現在存在しない。 そのため、マイクロソフトは現在、ユーザーがQuantum Development Kit（QDK）経由で接続できるデバイスはない。このデバイスは、このペーパーで紹介した4つのプラットフォームのうち最も直近に開発されたものである。それにもかかわらず、QDKには、Visual StudioおよびVisual Studio Codeとの強力な統合を持ち、局所的に最大30キュビットの量子回路をシミュレートすることができるQ＃と呼ばれる新しい「量子集中型」言語が搭載されている。 このプレリリースソフトウェアは、2018年1月に初めてデビューした。まだアルファテスト中でだが、macOS、Windows、Linuxで利用可能である。
5. Aqua
Qiskit Aqua Artificial Intelligence（AI）は、量子コンピューティングによってAI問題を実験することを可能にする一連のツールとアルゴリズムである。 Aqua AIは、AI固有の問題をAquaの量子アルゴリズムの1つの入力に変換する唯一のエンドツーエンドのソフトウェアである。Quantum Algorithmsのライブラリは、Qiskit Terraを使用して量子の上の実際の量子計算を行う。
新浪微博（シンランウェイボー、NASDAQ: WB）は、中華人民共和国・新浪公司（SINA Corporation）の運営するミニブログサイトです。TwitterとFacebookの要素を併せ持ち、中国全体のミニブログユーザーのうちの57%、投稿数にして87%を占める。現在、中国で最も人気のあるウェブサイトの一つです。新浪公司は2009年8月に発足し、2016年9月時点で全世界6億人以上ユーザーを抱える中華圏最大のソーシャル・メディアです。
■会社概要
会社名 ：株式会社NAM
代表者 ：代表取締役 中野哲平
所在地 ：〒104-0061 東京都中央区日本橋3-2-14
設立 ：2017年10月04日
事業内容：医療、創薬に特化した人工知能の開発、ブロックチェーンによるデータ管理
資本金 ：1000万円 （資本準備金も含む）
URL ： https://nam-inc.jp/
■株式会社NAMについて
ヘルスケア分野に深層学習技術、ブロックチェーン技術を応用するために2017年創業。医療機関が生み出す様々なデータを利活用するために、ブロックチェーンによる改ざん不能なデータの管理、貯蓄された生データから医療AIを開発、応用を行なっています。ヘルスケアにイノベーションを起こすことを目指しています。
GINZA SIXで展開している高精度の遺伝子検査サービス「NAMヘルスラボ」や、石垣島徳洲会と連携し医療過疎地でのAI応用を模索、NNVIDIA社のプログラムにてパートナーと認定されることで深層学習技術の開発を進めています。
■ 新浪日本微博株式会社について
https://jp.weibo.com/z
中国最大インターネットポータルサイト「新浪(Sina)」ならびに、中国最大のソーシャルメディア「微博(Weibo）」の日本における広告・PRの独占的販売を独占的に運営する企業。
代表者:周 帆／住所: 東京都港区六本木5-17-6 オークヒル5階
■自社URL
○ 株式会社NAM: https://nam-inc.jp/
○ NAM ヘルスラボ: https://nam-health.com/
○ 緊急性の症状診断ドクターQ:
LINE版: https://line.me/R/ti/p/%40ffn3774n
Telegram版: https://t.me/DoctorQbot
■参考URL
○ 未踏IT人材発掘・育成事業：2016年度採択プロジェクト概要（代表: 中野PJ）
https://www.ipa.go.jp/jinzai/mitou/2016/gaiyou_f-2.html
○ 未踏アドバンスト事業：2017年度採択プロジェクト概要（代表: 中野PJ）
https://www.ipa.go.jp/jinzai/advanced/2017/gaiyou_o-1.html
○ 医療のシゴト、AI味方に スタートアップが効率化 (日本経済新聞)
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO24712960V11C17A2TJE000/
○ NAM、AIで健康相談 医師紹介や予約も (日本経済新聞)
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO23984470Y7A121C1X11000/
○ 体調の緊急性を判断できるチャットボット「ドクターQ」 (Yahooニュース)
https://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20181112-00000017-ascii-sci
○ 慶應医学部発AI&ブロックチェーン企業の株式会社NAMが、NVIDIAの「Inception Program」パートナー企業に認定
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000006.000032681.html
○ 石垣島徳洲会病院で実証実験 (徳洲会新聞)
https://www.tokushukai.or.jp/media/newspaper/1149/article-12.php
量子コンピュータは、我々のコンピュータとは全く異なる動作原理であり、スーパーコンピュータを用いても解けない複雑な問題を超高速に解くことができる夢のマシンです。1980年代に研究発表されてから量子コンピュータは実用化が殆どされていませんでした。しかし近年、実用化への扉が急速に開き、Googleをはじめとし世界各国で熾烈な開発競争が繰り広げられています。
■ 量子コンピューターで創薬応用
今日、新薬を発見して市場に出すには、製薬会社では最大10年以上、多くの場合数十億ドルがかかります。量子コンピューティングを使用して計算処理を改善することで、コストと市場投入までの時間を劇的に削減し、コンピューター化学者が新しい発見を迅速に行えるようにします。NAMはさまざまな病気の治療を見つける可能性を広げます。
量子コンピューティングには、製薬会社や材料科学会社が大規模な分子を分析することが可能であり、従来の手法を根本的に変える可能性があります。現在、企業は従来のコンピューターで何億もの比較を実行していますが、それらは、古典的なコンピューターが実際に計算できる特定のサイズまでの分子のみに制限されています。量子コンピューターがより簡単に入手できるようになると、はるかに大きい分子を比較することが可能になり、さまざまな疾患の医薬品の進歩と治療の扉が開かれます。
■ 量子機械学習ライブラリ「ホートラム」の開発
データサイエンスは、今ではビジネスの教養であり、誰しもがデータサイエンスをできる時代になってきました。そのためデータサイエンスのエンジニアにも使いやすように、NAM社では創薬に特化した量子機械学習ライブラリ「ホートラム」を開発・公開する運びとなりました。既にQiskitなど簡易的に動かせるフレームワークも存在しますが、深層学習や最先端の量子アルゴリズムが簡易呼び出し可能なライブラリではありません。NAM社のホートラムは軽量ライブラリであり、量子コンピュータで機械学習を動かすのに必須な深層学習を含む機械学習系ライブラリです。
「創薬への応用」と明確にユーザーと使用用途を限定することで、短期間で最大限に効果的かつ、知名度の高いライブラリにすることを狙っています。 ホートラムでは、新薬開発に必須な関数を含んでいます。創薬にライブラリの関数を絞る理由としては、NAM社が医療の変革を担う会社であり、医療革命を目指す新進気鋭のスタートアップを目指しているからです。具体的には下記の関数の実装が含まれています。
■量子機械学習とは
量子コンピューティングの抽象的な開発と機械学習の応用研究との間のギャップを埋めることを量子機械学習と呼んでいます。関連する分野の複雑さを軽減し、量子フレームワークで最も重要な機械学習アルゴリズムを説明する合成を提供することに焦点を当てています。量子機械学習は、さまざまな背景のエンジニアのために、わかりやすくライブラリとして作る必要があります。
■創薬を含む複雑計算問題の事業解決へ
創薬に関わらず、NAM社では、様々な問題を量子コンピュータで解決することを目指しています。ご興味のある会社様はご遠慮せずご連絡ください。
■ 量子コンピュータ既存ライブラリについて
量子コンピューターのプログラミング言語とライブラリの状況
量子ゲート方式のみならずここでは一度知名度の高いライブラリを紹介し、本プロジェクト開発ライブラリ「ホートラム」との違いを説明する。量子プログラミング言語は、20年以上前から実際に開発は行われているが、現在量子ゲート方式で開発が盛んな四種を述べる。その上で、なぜ提案ライブラリをQISKit上で実装をするか説明をする。
1. IBM社のQISKit
Quantum Information Software Kit（QISKit）は、OpenQASMクオンタム言語とIBM Qエクスペリエンスのプロセッサーを処理するためのオープンソースソフトウェア開発キット（SDK）である。 これはPython、JavaScript、Swiftで利用できる。
2. Rigetti社のpyQuil
pyQuilは、リゲッティが量子プログラムを構築、分析、実行するために開発したオープンソースのPythonライブラリである。 これはQuilの上に構築されており、近い将来の量子コンピュータのために設計され、共通の古典/量子メモリモデルに基づいている（量子ビットと古典量子ビットの両方を意味します)。 pyQuilは、Rigettiのすべての量子ソフトウェアの包括的なプラットフォームであるForestの主な開発者ライブラリの1つであり、ForestにはGroveとReference QVMも含まれている。
3. ETH Zu richのProjectQ
ProjectQは、IBMの量子バックエンド、高性能量子コンピュータシミュレータ、およびいくつかのライブラリプラグインへの接続性を備えた量子コンピューティングのオープンソースソフトウェアフレームワークである。 ProjectQの最初のリリースは、ETH Zu richのMatthias TroyerグループのThomas HänerとDamien S. Steigerによって開発された。
4. Microsoft社のQDK
リゲッティとIBMの超伝導キュビット技術とは異なり、マイクロソフトはフェルミオンに基づいたトポロジカルな量子ビットに強く賭けている。 これらの粒子は最近発見され、長いコヒーレンス時間などを可能にするが、位相幾何学を使用する機能的量子コンピュータは現在存在しない。 そのため、マイクロソフトは現在、ユーザーがQuantum Development Kit（QDK）経由で接続できるデバイスはない。このデバイスは、このペーパーで紹介した4つのプラットフォームのうち最も直近に開発されたものである。それにもかかわらず、QDKには、Visual StudioおよびVisual Studio Codeとの強力な統合を持ち、局所的に最大30キュビットの量子回路をシミュレートすることができるQ＃と呼ばれる新しい「量子集中型」言語が搭載されている。 このプレリリースソフトウェアは、2018年1月に初めてデビューした。まだアルファテスト中でだが、macOS、Windows、Linuxで利用可能である。
5. Aqua
Qiskit Aqua Artificial Intelligence（AI）は、量子コンピューティングによってAI問題を実験することを可能にする一連のツールとアルゴリズムである。 Aqua AIは、AI固有の問題をAquaの量子アルゴリズムの1つの入力に変換する唯一のエンドツーエンドのソフトウェアである。Quantum Algorithmsのライブラリは、Qiskit Terraを使用して量子の上の実際の量子計算を行う。
■ 新浪日本微博株式会社との事業提携について
新浪微博（シンランウェイボー、NASDAQ: WB）は、中華人民共和国・新浪公司（SINA Corporation）の運営するミニブログサイトです。TwitterとFacebookの要素を併せ持ち、中国全体のミニブログユーザーのうちの57%、投稿数にして87%を占める。現在、中国で最も人気のあるウェブサイトの一つです。新浪公司は2009年8月に発足し、2016年9月時点で全世界6億人以上ユーザーを抱える中華圏最大のソーシャル・メディアです。
■会社概要
会社名 ：株式会社NAM
代表者 ：代表取締役 中野哲平
所在地 ：〒104-0061 東京都中央区日本橋3-2-14
設立 ：2017年10月04日
事業内容：医療、創薬に特化した人工知能の開発、ブロックチェーンによるデータ管理
資本金 ：1000万円 （資本準備金も含む）
URL ： https://nam-inc.jp/
■株式会社NAMについて
ヘルスケア分野に深層学習技術、ブロックチェーン技術を応用するために2017年創業。医療機関が生み出す様々なデータを利活用するために、ブロックチェーンによる改ざん不能なデータの管理、貯蓄された生データから医療AIを開発、応用を行なっています。ヘルスケアにイノベーションを起こすことを目指しています。
GINZA SIXで展開している高精度の遺伝子検査サービス「NAMヘルスラボ」や、石垣島徳洲会と連携し医療過疎地でのAI応用を模索、NNVIDIA社のプログラムにてパートナーと認定されることで深層学習技術の開発を進めています。
■ 新浪日本微博株式会社について
https://jp.weibo.com/z
中国最大インターネットポータルサイト「新浪(Sina)」ならびに、中国最大のソーシャルメディア「微博(Weibo）」の日本における広告・PRの独占的販売を独占的に運営する企業。
代表者:周 帆／住所: 東京都港区六本木5-17-6 オークヒル5階
■自社URL
○ 株式会社NAM: https://nam-inc.jp/
○ NAM ヘルスラボ: https://nam-health.com/
○ 緊急性の症状診断ドクターQ:
LINE版: https://line.me/R/ti/p/%40ffn3774n
Telegram版: https://t.me/DoctorQbot
■参考URL
○ 未踏IT人材発掘・育成事業：2016年度採択プロジェクト概要（代表: 中野PJ）
https://www.ipa.go.jp/jinzai/mitou/2016/gaiyou_f-2.html
○ 未踏アドバンスト事業：2017年度採択プロジェクト概要（代表: 中野PJ）
https://www.ipa.go.jp/jinzai/advanced/2017/gaiyou_o-1.html
○ 医療のシゴト、AI味方に スタートアップが効率化 (日本経済新聞)
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO24712960V11C17A2TJE000/
○ NAM、AIで健康相談 医師紹介や予約も (日本経済新聞)
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO23984470Y7A121C1X11000/
○ 体調の緊急性を判断できるチャットボット「ドクターQ」 (Yahooニュース)
https://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20181112-00000017-ascii-sci
○ 慶應医学部発AI&ブロックチェーン企業の株式会社NAMが、NVIDIAの「Inception Program」パートナー企業に認定
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000006.000032681.html
○ 石垣島徳洲会病院で実証実験 (徳洲会新聞)
https://www.tokushukai.or.jp/media/newspaper/1149/article-12.php
すべての画像
