Förderung patientenorientierter Innovationen in den Biowissenschaften mithilfe generativer KI zusammen mit Pfizer

Seit seiner Gründung 1849 legt Pfizer das Hauptaugenmerk auf wissenschaftliche Innovationen. „Um mit dem Tempo der technischen Entwicklung Schritt zu halten, müsste sich jemand ständig mit den Technologien auseinandersetzen, die AWS veröffentlicht“, sagt Vijay Bulusu, Leiter für Daten und digitale Innovationen bei der Pfizer-Gruppe Pharmaceutical Sciences Small Molecule (PSSM). „Dank unserer Zusammenarbeit mit AWS kann sich Pfizer weiterhin auf die Wissenschaft konzentrieren und zugleich die umfangreichen neuen Technologien nutzen, die AWS zur Verfügung stellt.“

2021 starteten die PSSM-Gruppe von Pfizer und AWS die PACT-Initiative, um AWS-Fähigkeiten in den Bereichen Analytik, ML, Datenverarbeitung, Speicher, Sicherheit und cloudbasiertes Data Warehousing für die Labore, die klinische Herstellung und die klinische Lieferkette von Pfizer einzusetzen. Die Pfizer-Teams in der pharmazeutischen Entwicklung und der klinischen Herstellung erarbeiten vielversprechende Ideen, während AWS durch Lösungsarchitekten und sein PACE-Team (Prototyping and Cloud Engineering) technisches Fachwissen bereitstellt.

Da sich die Pfizer-Teams vor allem auf laufende Technologieprojekte konzentrieren, befasst sich die PACT-Initiative mit den Herausforderungen im Zusammenhang mit der für das Prototyping erforderlichen Bandbreite. „Im Rahmen dieser Zusammenarbeit bringt AWS seine Prototyping-Teams ein, um direkt mit den Geschäfts- und IT-Teams an relevanten Herausforderungen zu arbeiten“, so Bulusu. „Dadurch können wir rasch Prototypen erstellen, und zwar in einem Zyklus, bei dem wir lernen, das Gelernte einfließen lassen und schnell scheitern.“

Erfolgreiche Prototypen gelangen in die MVP-Phase (Minimum Viable Product) und möglicherweise in die Produktion. Hilfestellung erfolgt dabei durch AWS Professional Services, ein globales Expertenteam, das Unternehmen helfen kann, die gewünschten Geschäftsergebnisse in AWS zu erzielen. „Der große Nutzen für uns besteht darin, dass wir keine interne Bandbreite für die Evaluierung und das Prototyping verwenden müssen, was ein hohes Maß an technischem Wissen erfordert“, erklärt Bulusu. „Durch die Zusammenarbeit mit AWS können wir neue Technologien testen, um Herausforderungen zu bewältigen und eine Lösung zu skalieren, ohne dass wir Experten für vielfältige Technologien werden müssen, die wir am Ende vielleicht gar nicht nutzen.“

Mit der PACT-Initiative hat Pfizer die Zeit, die ein Prototyp bis zum Erreichen der MVP-Phase benötigt, deutlich verkürzt. „Wenn wir das selbst tun würden und überhaupt die nötige Bandbreite und Personen mit den entsprechenden Fähigkeiten finden könnten, würde es mindestens 3 Monate dauern“, sagt Bulusu. „Für einen PACT-Prototyp haben wir dagegen in der Regel nicht länger als 6 Wochen benötigt.“ Die PACT-Initiative wählt die Anwendungsfälle auf Grundlage des erwarteten geschäftlichen Nutzens der jeweiligen Innovation aus und konzentriert sich dabei auf Probleme, die interne Geschäftsbereiche betreffen.

Beim ersten Anwendungsfall sollte der Zeitaufwand für die Datenrecherche für 1 500 PSSM-Wissenschaftler um bis zu 80 Prozent verringert werden. Bei der Entwicklung eines einzigen Medikaments können ca. 20 000 Dokumente anfallen. Häufig müssen die Wissenschaftler dabei manuell mit unterschiedlichsten Tools nach historischen Daten suchen. Erste Experimente führten zur Entwicklung eines neuen AWS-Service: Amazon Kendra, ein intelligenter Suchdienst, mit dem Unternehmen mit integrierten Konnektoren verschiedene Inhaltsrepositorys durchsuchen können.

Um die Effizienz der Suchfunktionen zu erhöhen, nutzen die PACT-Teams jetzt generative KI und greifen über Amazon Bedrock auf Anthropics Claude 2.1 zu, einen vollständig verwalteten Service, der eine Auswahl an leistungsstarken Basismodellen führender KI-Unternehmen bietet. Die Wissenschaftler greifen über eine interne Plattform namens Vox auf Amazon Bedrock zu, um Dokumente per Sprachbefehl und Chatbot zu durchsuchen und Fragen in natürlicher Sprache zu stellen. Nach Schätzungen von Pfizer könnten die Wissenschaftler jährlich bis zu 16 000 Stunden bei der Suche und Extraktion von Daten einsparen. Zudem rechnet das Unternehmen mit einer Verringerung der Infrastrukturkosten um 55 Prozent.

Ein weiterer PACT-Prototyp erkennt Anomalien bei Pfizers PCMM-Herstellung (Portable Continuous Miniature and Modular), einem kontinuierlichen Prozess zur Herstellung fester oraler Arzneimittel. Die Techniker entwickelten den Prototyp zur Erkennung von PCMM-Anomalien mit Amazon SageMaker, einem vollständig verwalteten Service, der vielfältige Tools für hochleistungsfähiges, kostengünstiges ML für praktisch jeden Anwendungsfall vereint.

Durch die AWS-basierten ML-Funktionen der Lösung können Pfizers Wissenschaftler Anomalien bei der PCMM-Herstellung sofort erkennen, den Wartungsbedarf vorhersagen und die Ausfallzeiten von Anlagen reduzieren. Außerdem nutzt die Lösung Amazon Lookout für Equipment, einen ML-Service zur Überwachung von Industrieanlagen, der abnormales Anlagenverhalten erkennt, damit Unternehmen handeln und ungeplante Ausfallzeiten vermeiden können. Ebenfalls zum Einsatz kommt der Service Amazon Lookout für Metrics, der automatisch Anomalien in Metriken erkennt und deren Ursachen ermittelt. Schließlich führte diese Arbeit zur Implementierung eines Analytik-Tools für die Herstellung, das auf Zeitreihendaten spezialisiert ist. „Unsere große Molekülgruppe setzt die Technologie jetzt ebenfalls ein“, so Bulusu. „Die Erkenntnisse aus den PACT-Projekten haben in mehreren Gruppen und Geschäftsbereichen von Pfizer Innovationen angestoßen.“

Die PACT-Initiative fördert das Engagement der Pfizer-Teams, auch wenn ihre Ideen noch nicht produktionsreif sind. Zum Beispiel untersuchte die Gruppe die Idee, Virtual Reality und Augmented Reality für das Training einzusetzen. „Das ist ein gutes Beispiel dafür, wie man schnell einen Prototyp erstellt und dann erkennen muss, dass die Benutzer noch nicht ganz bereit für diese Technologie sind“, erläutert Bulusu. „Mit diesen Prototyping-Experimenten können wir schnell lernen und schnell scheitern – ein großer Vorteil für uns.“

Aus der ursprünglichen Liste von 14 Projekten der PACT-Initiative sind bisher 5 Ideen in die Produktion gegangen. „Obwohl wir nur Prototypen entwickeln und AWS damit keinen unmittelbaren Umsatz erzielt, bringt AWS immer seine besten Teams mit“, sagt Bulusu. „Wir waren schon immer beeindruckt von den AWS-Fachkräften, mit denen wir zusammenarbeiten.“

Die PACT-Initiative hat die PSSM-Gruppe ermutigt, Ideen vorzuschlagen, die sie zuvor möglicherweise für undurchführbar gehalten hätte. „Durch den Zugang zu den Fachkräften und Technologien von AWS haben wir unsere Innovationskultur geändert und in sehr kurzer Zeit sehr viel erreicht“, so Bulusu. „Sobald die Mitarbeiter die Fallstudien sahen, die wir in verschiedenen Gruppen herumgereicht hatten, und von unserer Zusammenarbeit mit dem AWS-Team erfuhren, hörten wir von Herausforderungen, für die sich vorher niemand gemeldet hätte. Der wichtigste Vorteil des PACT-Programms ist meiner Meinung nach, dass es die Mitarbeiter dazu inspiriert hat, mutiger zu denken.“