Полина Гиверц, Zdravmedinfo Blockchain Research Lab: Блокчейн в фармацевтике: как технология «под капотом» меняет отрасль

Наша исследовательская лаборатория занимается изучением применения блокчейна в фармацевтике и здравоохранении с 2017 года. Сегодня я хочу поделиться с вами результатами нашей работы и показать, что потенциал блокчейна не ограничивается криптовалютами. На самом деле блокчейн – это инфраструктурная технология, способная эффективно решать реальные бизнес-задачи.

Блокчейн – это не только биткоин

Сегодня все говорят об искусственном интеллекте, ChatGPT и больших языковых моделях. На их фоне интерес к блокчейну заметно снизился. Может показаться, что хайп вокруг него спал и он не оправдал ожиданий.

Но это не так. Технология активно развивается, и пандемия COVID-19 серьезно подтолкнула ее внедрение в практику.

Блокчейн – это технология хранения и обмена данными, распределенный, неизменяемый цифровой журнал, который очень сложно взломать. С английского «blockchain» переводится как «цепочка блоков». Блоки добавляются в линейном хронологическом порядке. Каждый блок содержит информацию о транзакции, временную метку и ссылку на предыдущий блок.

Ключевое свойство блокчейна – децентрализация. По сути, блокчейн – это распределенная база данных, хранящаяся на множестве компьютеров независимых пользователей. Все копии синхронизируются. Изменить что-либо задним числом незаметно для всех участников сети невозможно – придется переписать все блоки, и это не останется незамеченным. Это инфраструктура доверия и прозрачности.

Два основных аспекта технологии – это смарт-контракты и криптография.

Преимущества применения блокчейна

Главные мотивы для внедрения блокчейна – оптимизация процессов и экономия. Технология помогает именно финансовым службам фармкомпаний. Блокчейн позволяет снижать затраты и ускорять транзакции, повышать безопасность и защищать от искажений и мошенничества. Он ускоряет взаиморасчеты, убирая ненужных посредников, излишние коммуникации и документооборот, обеспечивая при этом целостность, неизменяемость и прозрачность данных.

В условиях растущих киберугроз блокчейн гарантирует защиту, устойчивость и быструю восстанавливаемость систем. Если один узел поврежден, актуальную копию базы можно скачать с любого другого узла сети, так как все они синхронизированы. 

Механизмы улучшения финансовых показателей

Конвергенция технологий

Сегодня все больше внимания уделяется искусственному интеллекту (ИИ). Но ИИ, блокчейн и интернет вещей (IoT) – это основные технологии Четвертой промышленной революции. Они дополняют и компенсируют ограничения друг друга, создавая синергетический эффект и открывая новые возможности для инноваций.

Кроме того, важно учитывать, что для внедрения ИИ нужна соответствующая инфраструктура. Исследования показывают: без нее масштабные инвестиции в ИИ могут быть потрачены впустую.

Это требование становится еще более актуальным в контексте общего тренда: фармацевтика движется к межмашинному взаимодействию (M2M) и роботизации. Для этого требуется создание комплексной инфраструктуры, объединяющей ИИ, IoT и блокчейн:

Такая система будет функционировать в полностью автоматизированном режиме, при этом роль человека будет сводиться исключительно к контролю и управлению.

Эволюция интереса фарминдустрии к блокчейну

Фармацевтическая отрасль начала проявлять интерес к блокчейну с 2016 года. Компании стали активно изучать возможности его практического применения, проводя ранние эксперименты. Постепенно обозначились основные варианты использования технологии. С 2017-2019 годов стали формироваться крупные мировые блокчейн-консорциумы.

Среди них:

Применение в цепочках поставок: прослеживаемость и безопасность

Проблема: Поставки лекарств сложны, географически разбросаны, требуют защиты от контрафакта. Эти факторы приводят к увеличению операционных издержек, рискам отзыва, убыткам и задержке платежей.

Упрощенная схема работы цепи поставок на блокчейне

Решение: Блокчейн обеспечивает сквозную неизменяемую систему отслеживания каждого продукта – от исходного сырья до конечного потребителя (пациента).

В результате обеспечивается значительное снижение финансовых потерь, связанных с контрафактом, отзывом продукции и репутационными рисками для бренда. Благодаря децентрализованной природе технологии оптимизируются процессы выставления счетов и оплаты, сокращаются административные расходы за счет устранения лишних посредников. Блокчейн позволяет быстро отслеживать и отзывать некачественные партии, что удешевляет эту процедуру. Кроме того, за счет отображения уровня запасов и сигналов спроса в реальном времени улучшается прогнозирование и логистика, сокращаются отходы.

Обеспечение холодовой цепи

Проблема: Онкопрепараты, вакцины, генная терапия требуют строгого соблюдения температурного режима. Нарушение ведет к потере свойств лекарства и убыткам.

Применение блокчейна и IoT в цепочке поставок фармпрепаратов – решение проблемы холодовой цепи

Решение здесь лежит в синергии блокчейна и интернета вещей. На грузовые контейнеры устанавливаются датчики, которые постоянно отслеживают критические параметры, такие как температура, влажность, геолокация и др. В процессе транспортировки все данные о температурном режиме, перемещениях и остановках груза, поступающие с датчиков, фиксируются в блокчейне. Основную функцию выполняют смарт-контракты, в которые заранее прописываются допустимые диапазоны условий. Если происходит сбой, например, выход температуры за установленные границы, система не просто фиксирует это, а моментально и автоматически отправляет уведомления всем заинтересованным сторонам – поставщику, грузополучателю, логисту. Это позволяет минимизировать время реагирования, спасти товар от порчи и предотвратить убытки.

Практический кейс: Консорциум HOPE

В 2020 году это государственно-частное партнерство в ОАЭ обеспечивало глобальное распространение вакцин против COVID-19 в рамках проекта COVAX под эгидой ВОЗ. Консорциум HOPE поставил вакцины в 90 стран, используя:

Это пример масштабного практического внедрения связки блокчейн-IoT.

Блокчейн в клинических исследованиях (КИ)

Проблема: КИ – один из самых капиталоемких и рисковых процессов. Исследования длятся годами, 90% препаратов не проходят эту стадию, а средняя стоимость разработки одного лекарства постоянно растет.

Потенциал блокчейна:

Преимущества:

Модель будущего – децентрализованные, гибридные или полностью удаленные КИ, что особенно актуально для нашей большой страны и в условиях угроз новых пандемий. Такие системы могут включать в себя элементы телемедицины, домашнего мониторинга пациентов с использованием IoT, ИИ и блокчейна.

Федеративное обучение – решение для работы с чувствительными данными

Проблема: Фармацевтические компании обычно не склонны делиться своими данными с другими сторонами в связи с необходимостью выполнения нормативных требований, защиты конфиденциальных данных и интеллектуальной собственности.

Решение: федеративное обучение (Federated Learning, FL) – новая парадигма машинного обучения, позволяющая нескольким сторонам совместно обучать модель, не передавая свои данные. Технология блокчейн предоставляет готовую инфраструктуру для создания защищенной, подотчетной и проверяемой экосистемы федеративного обучения.

Как это работает: Данные остаются у владельца, под его контролем. Локальные копии модели обучаются на этих данных, после чего на центральный (агрегационный) сервер передаются только обновленные параметры  модели, а не сами данные. Сервер агрегирует эти обновления, улучшая общую модель, и процесс повторяется. Таким образом, модель обучается коллективно, сохраняя конфиденциальность исходных данных.

Федеративное обучение позволяет извлекать ценность из данных, монетизировать их и открывает новые возможности для сотрудничества, полностью исключая необходимость их прямого обмена и объединения в пулы. В фармацевтическом R&D это означает возможность безопасного совместного использования данных для ускоренного поиска новых терапевтических мишеней, доклинических испытаний и персонализированной медицины.

Практический кейс: консорциум MELLODDY

Ярким примером успешного применения этого подхода в сфере R&D стал консорциум MELLODDY (2019-2022), который наглядно демонстрирует модель «coopetition» (cooperation + competition) – стратегического сотрудничества конкурентов. В этот альянс вошли 10 ведущих фармкомпаний, включая Amgen, AstraZeneca, Bayer, GSK и Novartis.

Их общей целью было ускорение и снижение стоимости процесса открытия новых лекарств. Благодаря технологии федеративного обучения суть сотрудничества состояла в том, чтобы каждая компания вносила вклад в развитие общей модели машинного обучения, используя свои собственные, крайне ценные и конфиденциальные библиотеки химических соединений. При этом исходные данные всегда оставались под контролем владельцев, исключая риск утечки коммерческой тайны или интеллектуальной собственности.

В результате совместных усилий им удалось создать более точные прогностические модели для поиска перспективных молекул, что выгодно всем участникам, хотя в других сферах они продолжают оставаться прямыми конкурентами. Такое объединение ресурсов для решения общей сложной задачи позволяет избежать дублирования колоссальных затрат на НИОКР и ИИ.

Что можно делать уже сейчас?

Конвергенция блокчейна, ИИ и интернета вещей перестает быть лишь экспериментом и превращается в реальный драйвер эффективности. Российский опыт демонстрирует готовность к внедрению этих технологий. Федеративное обучение, например, успешно используется в проектах Института системного программирования РАН, Сеченовского Университета и «Яндекса» для задач, связанных с медицинскими данными. Это открывает новые возможности для партнерств в сфере ИИ, особенно в таких чувствительных отраслях, как медицина и фармацевтика.

Что касается конкретных прикладных задач для фармкомпаний, то уже сегодня можно рассматривать внедрение блокчейн-решений для оценки качества производства, создавая систему, где каждый этап контролируется и фиксируется в неизменяемом реестре. В сфере клинических исследований технология может быть использована для оптимизации одной из самых бюрократически сложных процедур – сбора информированных согласий пациентов. Пилотные проекты в этой области, например, проводимые Boehringer Ingelheim вместе с IBM, уже показали свою эффективность.

Наконец, для обеспечения безопасности критически важных препаратов актуально внедрение систем мониторинга холодовой цепи на основе IoT и блокчейна, что позволяет в реальном времени отслеживать условия транспортировки и мгновенно реагировать на нарушения температурного режима. Это особенно важно в свете того, что кибератаки на устройства интернета вещей в мире только усиливаются, и их защита становится приоритетом.

Ключевая задача на текущем этапе – целенаправленно повышать осведомленность фармсообщества и регуляторов о возможностях конвергентных технологий. Как показывает международный опыт (США, Китай и др.), в высокорегулируемых отраслях, таких как фармацевтика и здравоохранение, инициатива и поддержка регулятора являются критическим фактором для внедрения таких технологий, как блокчейн. Для этого необходимо последовательно изучать новые возможности, инициировать профессиональный диалог, предлагать конкретные пилотные решения и наглядно демонстрировать их эффективность для отрасли.

Полина Гиверц, директор, Zdravmedinfo Blockchain Research Lab