Artificial intelligence-enabled digital biomedical engineering

Abstract

Artificial intelligence (AI) has emerged as a transformative force in biomedical engineering, catalyzing a shift toward data-driven, intelligent research paradigms. With its advanced capabilities in computation, pattern recognition, and large-scale data analysis, AI significantly enhances the efficiency, precision, and reproducibility of biomedical research. In particular, the convergence of AI with biomedical engineering has given rise to the emerging field of Digital Biomedical Engineering, which emphasizes the integration of AI technologies, big data analytics, and computational modeling to enable smart, predictive, and personalized solutions across life sciences. This review provides a comprehensive overview of the current landscape of AI applications in biomedical engineering, highlighting advances in medical image analysis, biosignal processing, biomaterials design, and drug development. It also emphasizes how AI improves diagnostic precision, accelerates material and drug discovery, and fosters personalized and predictive medicine. Additionally, it discusses the limitations and regulatory challenges of AI adoption, while outlining future directions to guide research innovation and clinical translation in the era of digital biomedicine.

Keywords

artificial intelligence / biomaterials design / digital biomedical engineering / digital biomedicine / drug discovery

References

[1] C. Park, C. C. Took, J.-K. Seong, Biomed. Eng. Lett.2018, 8, 1.

[2] N. K. Guimard, N. Gomez, C. E. Schmidt, Prog. Polym. Sci.2007, 32, 876.

[3] Y. Xu, X. Liu, X. Cao, C. Huang, E. Liu, S. Qian, X. Liu, Y. Wu, F. Dong, C.-W. Qiu, J. Qiu, K. Hua, W. Su, J. Wu, H. Xu, Y. Han, C. Fu, Z. Yin, M. Liu, R. Roepman, S. Dietmann, M. Virta, F. Kengara, Z. Zhang, L. Zhang, T. Zhao, J. Dai, J. Yang, L. Lan, M. Luo, Z. Liu, T. An, B. Zhang, X. He, S. Cong, W. Zhang, J. P. Lewis, J. M. Tiedje, Q. Wang, Z. An, F. Wang, L. Zhang, T. Huang, C. Lu, Z. Cai, F. Wang, J. Zhang, Innovation2021, 2, 100179.

[4] K. K. Wong, G. Fortino, D. Abbott, Future Gener. Comput. Syst.2020, 110, 802.

[5] A. Blanco-Gonzalez, A. Cabezon, A. Seco-Gonzalez, D. Conde-Torres, P. Antelo-Riveiro, A. Pineiro, R. Garcia-Fandino, Pharmaceuticals2023, 16, 891.

[6] R. A. Patel, M. A. Webb, ACS Appl. Bio Mater.2023, 7, 510.

[7] H. Liu, H. Yu, J. Li, BMEMat2023, 1, e12013.

[8] P. Jiang, Y. Dai, Y. Hou, J. Stein, S. S. Lin, C. Zhou, Y. Hou, R. Zhu, K. B. Lee, L. Yang, BMEMat2025, e70004.

[9] S. Benjamens, P. Dhunnoo, B. Meskó, npj Digit. Med.2020, 3, 118.

[10] 10 M. A. El Mrabet, K. El Makkaoui, A. Faize, presented at 4th Int. Conf. Adv. Commun. Technol. Network. (CommNet), Online, December 2021.

[11] P. C. Sen, M. Hajra, M. Ghosh, in Emerging Technology in Modelling and Graphics, Vol. 937 (Eds: J. Mandal, D. Bhattacharya), Springer Singapore, Singapore 2019, 99.

[12] A. P. Pandian, R. Palanisamy, K. Ntalianis, in Proc. 2nd Int. Conf. Comput. Big Data, Taiwan, June 2019.

[13] R. Pandey, S. K. Khatri, N. K. Singh, P. Verma, Artificial Intelligence and Machine Learning for EDGE Computing, Elsevier Science & Technology Books, California, USA 2022.

[14] K. Dhalmahapatra, R. Shingade, H. Mahajan, A. Verma, J. Maiti, Comput. Ind. Eng.2019, 128, 277.

[15] M. Ringnér, Nat. Biotechnol.2008, 26, 303.

[16] A. F. Duque, S. Morin, G. Wolf, K. R. Moon, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence2022, 45, 7381.

[17] M. Mazandarani, P. Jianfei, IEEE Trans. Neural Netw. Learn. Syst.2023, 36, 1568.

[18] X. Zhao, G. Wang, Neural Comput. & Applic.2023, 35, 8823.

[19] G. Liu, W. Deng, X. Xie, L. Huang, H. Tang, IEEE Trans. Cybernetics2022, 53, 7187.

[20] S. F. Ahmed, M. S. B. Alam, M. Hassan, M. R. Rozbu, T. Ishtiak, N. Rafa, M. Mofijur, A. Shawkat Ali, A. H. Gandomi, Artif. Intell. Rev.2023, 56, 13521.

[21] P. Saikia, R. D. Baruah, S. K. Singh, P. K. Chaudhuri, Comput. Geosci.2020, 135, 104357.

[22] J. Ma, D. W. Sun, J. H. Qu, D. Liu, H. Pu, W. H. Gao, X. A. Zeng, Crit. Rev. Food Sci. Nutr.2016, 56, 113.

[23] M. Abdel-Aty, Z. Wang, O. Zheng, A. Abdelraouf, Accid. Anal. Prev.2023, 191, 107191.

[24] R. Vogg, T. Lüddecke, J. Henrich, S. Dey, M. Nuske, V. Hassler, D. Murphy, J. Fischer, J. Ostner, O. Schülke, P. M. Kappeler, C. Fichtel, A. Gail, S. Treue, H. Scherberger, F. Wörgötter, A. S. Ecker, Nat. Methods2025, 22, 1154.

[25] P. R. Kalluri, W. Agnew, M. Cheng, K. Owens, L. Soldaini, A. Birhane, Nature2025, 643, 73.

[26] T. Burki, Lancet Respir. Med.2022, 10, 639.

[27] J. Berger, G. Packard, Am. Psychol.2022, 77, 525.

[28] A. Paganelli, M. Spadafora, C. Navarrete-Dechent, S. Guida, G. Pellacani, C. Longo, J. Eur. Acad. Dermatol.2024, 38, 2225.

[29] A. Mirza, N. Alampara, S. Kunchapu, M. Ríos-García, B. Emoekabu, A. Krishnan, T. Gupta, M. Schilling-Wilhelmi, M. Okereke, A. Aneesh, M. Asgari, J. Eberhardt, A. M. Elahi, H. M. Elbeheiry, M. V. Gil, C. Glaubitz, M. Greiner, C. T. Holick, T. Hoffmann, A. Ibrahim, L. C. Klepsch, Y. Köster, F. A. Kreth, J. Meyer, S. Miret, J. M. Peschel, M. Ringleb, N. C. Roesner, J. Schreiber, U. S. Schubert, L. M. Stafast, A. D. D. Wonanke, M. Pieler, P. Schwaller, K. M. Jablonka, Nat. Chem.2025, 17, 1027.

[30] Z. Wang, Z. Chu, T. V. Doan, S. Ni, M. Yang, W. Zhang, AI Ethics2024, 5, 1955.

[31] H. Kneiding, D. Balcells, Chem. Sci.2024, 15, 15522.

[32] N. Binetti, N. Roubtsova, C. Carlisi, D. Cosker, E. Viding, I. Mareschal, Proc. Nat. Acad. Sci.2022, 119, e2201380119.

[33] F. Pace, A. Santilano, A. Godio, Surv. Geophys.2021, 42, 505.

[34] C. Blum, Phys. Life Rev.2024, 51, 87.

[35] S. Marjit, T. Bhattacharyya, B. Chatterjee, R. Sarkar, Comput. Biol. Med.2023, 158, 106854.

[36] M. Khalifa, M. Albadawy, Comput. Methods Programs Biomed. Update2024, 5, 100146.

[37] L. Bai, R. L. Reis, X. Chen, J. C. Su, C. S. Liu, Organoid Research2025, 1, 025060009.

[38] P. López-Úbeda, T. Martín-Noguerol, K. Juluru, A. Luna, J. Am. Coll. Radiol.2022, 19, 1271.

[39] A. A. Armoundas, S. M. Narayan, D. K. Arnett, K. Spector-Bagdady, D. A. Bennett, L. A. Celi, P. A. Friedman, M. H. Gollob, J. L. Hall, A. E. Kwitek, E. Lett, B. K. Menon, K. A. Sheehan, S. S. Al-Zaiti, Circulation2024, 149, e1028.

[40] S. Das, H. Mazumdar, K. R. Khondakar, A. Kaushik, BMEMat2024, 3, e12117.

[41] J. Zhao, F. M. Shen, S. H. Sheng, J. Wang, M. M. Wang, F. X. Wang, Y. Y. Jiang, Y. Y. Jing, K. Xu, J. C. Su, Organoid Research2025, 1, 8461.

[42] K. Yildirim, P. G. Bozdag, M. Talo, O. Yildirim, M. Karabatak, U. R. Acharya, Comput. Biol. Med.2021, 135, 104569.

[43] C. Liu, Y. Chen, F. Mo, (Preprint) arXiv:2312.00808, submitted: November 2019.

[44] M. W. Mullowney, K. R. Duncan, S. S. Elsayed, N. Garg, J. J. J. van der Hooft, N. I. Martin, D. Meijer, B. R. Terlouw, F. Biermann, K. Blin, J. Durairaj, M. Gorostiola González, E. J. N. Helfrich, F. Huber, S. Leopold-Messer, K. Rajan, T. de Rond, J. A. van Santen, M. Sorokina, M. J. Balunas, M. A. Beniddir, D. A. van Bergeijk, L. M. Carroll, C. M. Clark, D.-A. Clevert, C. A. Dejong, C. Du, S. Ferrinho, F. Grisoni, A. Hofstetter, W. Jespers, O. V. Kalinina, S. A. Kautsar, H. Kim, T. F. Leao, J. Masschelein, E. R. Rees, R. Reher, D. Reker, P. Schwaller, M. Segler, M. A. Skinnider, A. S. Walker, E. L. Willighagen, B. Zdrazil, N. Ziemert, R. J. M. Goss, P. Guyomard, A. Volkamer, W. H. Gerwick, H. U. Kim, R. Müller, G. P. van Wezel, G. J. P. van Westen, A. K. H. Hirsch, R. G. Linington, S. L. Robinson, M. H. Medema, Nat. Rev. Drug Discovery2023, 22, 895.

[45] Y. Wang, K. Wang, C. Zhang, Composites, Part B2024, 285, 111740.

[46] Francesca Grisoni, Berend J. H. Huisman, A. L. Button, M. Moret, K. Atz, D. Merk, G. Schneider, Sci. Adv.2021, 7, eabg3338.

[47] X. Zeng, F. Wang, Y. Luo, S. G. Kang, J. Tang, F. C. Lightstone, E. F. Fang, W. Cornell, R. Nussinov, F. Cheng, Cell Rep. Med.2022, 3, 100794.

[48] E. Pap, Artificial Intelligence: Theory and Applications, Springer Nature Singapore, Netherlands 2021.

[49] J. Fan, M. Li, Y. Li, L. Zhang, Z. Wang, presented at Int. Conf. Mechatronics Int. Control, Wuahan, January 2025.

[50] M. El-Najdawi, A. C. Stylianou, Commun. ACM1993, 36, 55.

[51] C. I. Wu, C. Li, Natl. Sci. Rev.2024, 11, nwae415.

[52] T. Wolf, L. Debut, V. Sanh, J. Chaumond, C. Delangue, A. Moi, P. Cistac, T. Rault, R. Louf, M. Funtowicz, presented at Proc. 2020 Conf. Empir. Methods Nat. Lang. Process: System Demonstrations, Online, October 2020.

[53] P. Bryant, G. Pozzati, A. Elofsson, Nat. Commun.2022, 13, 1265.

[54] W. Hou, Z. Ji, Nat. Methods2024, 21, 1462.

[55] E. Aksoy, Obes. Surg.2025, 35, 1469.

[56] W. L. Bi, A. Hosny, M. B. Schabath, M. L. Giger, N. J. Birkbak, A. Mehrtash, T. Allison, O. Arnaout, C. Abbosh, I. F. Dunn, R. H. Mak, R. M. Tamimi, C. M. Tempany, C. Swanton, U. Hoffmann, L. H. Schwartz, R. J. Gillies, R. Y. Huang, H. J. W. L. Aerts, Ca-Cancer J. Clin.2019, 69, 127.

[57] Y. Han, H. Qi, L. Wang, C. Chen, J. Miao, H. Xu, Z. Wang, Z. Guo, Q. Xu, Q. Lin, H. Liu, J. Lu, F. Liang, W. Feng, H. Li, Y. Liu, Comput. Methods Prog. Biol.2022, 217, 106680.

[58] D. Ardila, A. P. Kiraly, S. Bharadwaj, B. Choi, J. J. Reicher, L. Peng, D. Tse, M. Etemadi, W. Ye, G. Corrado, D. P. Naidich, S. Shetty, Nat. Med.2019, 25, 954.

[59] W. Hendrix, N. Hendrix, E. T. Scholten, M. Mourits, J. Trap-de Jong, S. Schalekamp, M. Korst, M. van Leuken, B. van Ginneken, M. Prokop, M. Rutten, C. Jacobs, Commun. Med.2023, 3, 156.

[60] N. Savage, Nature2024. https://www.nature.com/articles/d41586-024-01132-2

[61] Z. Gong, G. Cai, J. Zeng, B. Wen, H. Liu, J. Lin, X. Meng, P. Zeng, J. Shi, R. Xie, Y. Yu, Y. Xiao, M. Shi, R. Wang, Z. Chen, BMEMat2025, 3, e70010.

[62] Z. H. Chen, L. Lin, C. F. Wu, C. F. Li, R. H. Xu, Y. Sun, Cancer Commun.2021, 41, 1100.

[63] P. Wang, T. M. Berzin, J. R. Glissen Brown, S. Bharadwaj, A. Becq, X. Xiao, P. Liu, L. Li, Y. Song, D. Zhang, Y. Li, G. Xu, M. Tu, X. Liu, Gut2019, 68, 1813.

[64] F. Lopez, A. Varela, O. Hinojosa, M. Mendez, D. H. Trinh, J. ElBeze, J. Hubert, V. Estrade, M. Gonzalez, G. Ochoa, C. Daul, presented at Proc. 2020 Conf. Empir. Methods Nat. Lang. Process., Mexico, December 2020.

[65] K. Loizidou, R. Elia, C. Pitris, Comput. Biol. Med.2023, 153, 106554.

[66] S. M. McKinney, M. Sieniek, V. Godbole, J. Godwin, N. Antropova, H. Ashrafian, T. Back, M. Chesus, G. S. Corrado, A. Darzi, M. Etemadi, F. Garcia-Vicente, F. J. Gilbert, M. Halling-Brown, D. Hassabis, S. Jansen, A. Karthikesalingam, C. J. Kelly, D. King, J. R. Ledsam, D. Melnick, H. Mostofi, L. Peng, J. J. Reicher, B. Romera-Paredes, R. Sidebottom, M. Suleyman, D. Tse, K. C. Young, J. De Fauw, S. Shetty, Nature2020, 577, 89.

[67] I. Roos, S. Hughes, G. McDonnell, C. B. Malpas, S. Sharmin, C. Boz, R. Alroughani, S. Ozakbas, K. Buzzard, O. Skibina, A. van der Walt, H. Butzkueven, J. Lechner-Scott, J. Kuhle, M. Terzi, G. Laureys, L. Van Hijfte, N. John, P. Grammond, F. Grand’Maison, A. Soysal, A. V. Jensen, P. V. Rasmussen, K. B. Svendsen, I. Barzinji, H. H. Nielsen, T. Sejbæk, S. Prakash, M. L. M. Stilund, A. Weglewski, N. M. Issa, M. Kant, F. Sellebjerg, O. Gray, M. Magyari, T. Kalincik, J. A. Cabrera-Gomez, E. Roullet, C. Zwanikken, L. Den braber-Moerland, M. Barnett, S. Hodgkinson, J. Garber, M. Slee, P. McCombe, B. Taylor, R. MacDonell, J. Massey, V. Van Pesch, D. Decoo, B. Willekens, Y. Fragoso, J. Prevost, A. Prat, M. Girard, P. Grammond, C. Larochelle, J. Oh, P. Lalive, C. Gobbi, D. Horakova, E. Havrdova, R. Ampapa, G. Izquierdo, S. Eichau, J. L. Sanchez-Menoyo, C. Ramo-Tello, Y. Blanco, A. Saiz, S. Besora, V. Shaygannejad, E. Cartechini, M. Diamanti, M. P. Amato, D. Spitaleri, F. Patti, C. Chisari, E. D'Amico, L. F. Salvatore, B. Yamout, S. J. Khoury, A. Al-Asmi, M. Jose Sa, T. Al-Harbi, R. Karabudak, R. Turkoglu, T. Kilpatrick, J. King, A. L. Nguyen, C. Dwyer, M. Monif, L. Taylor, J. Baker, JAMA Neurol.2023, 80, 789.

[68] L. Zou, S. Yu, T. Meng, Z. Zhang, X. Liang, Y. Xie, Comput. Math. Methods Med.2019, 2019, 1.

[69] J. J. Mordang, T. Janssen, A. Bria, T. Kooi, A. Gubern-Mérida, N. Karssemeijer, International Workshop on Digital Mammography, Springer International Publishing, Malmö, Sweden 2016.

[70] X. Zhang, Z. Wang, J. Supercomput.2019, 75, 5808.

[71] M. S. Hossain, J. King Saud Univ., Com.2022, 34, 86.

[72] S. Z. Ramadan, M. E. Fantacci, Comput. Math. Methods Med.2020, 2020, 1.

[73] S. J. Cho, L. Sunwoo, S. H. Baik, Y. J. Bae, B. S. Choi, J. H. Kim, Neuro-Oncology2021, 23, 214.

[74] S. Yin, X. Luo, Y. Yang, Y. Shao, L. Ma, C. Lin, Q. Yang, D. Wang, Y. Luo, Z. Mai, W. Fan, D. Zheng, J. Li, F. Cheng, Y. Zhang, X. Zhong, F. Shen, G. Shao, J. Wu, Y. Sun, H. Luo, C. Li, Y. Gao, D. Shen, R. Zhang, C. Xie, Neuro-Oncology2022, 24, 1559.

[75] N. Wentzensen, B. Lahrmann, M. A. Clarke, W. Kinney, D. Tokugawa, N. Poitras, A. Locke, L. Bartels, A. Krauthoff, J. Walker, R. Zuna, K. K. Grewal, P. E. Goldhoff, J. D. Kingery, P. E. Castle, M. Schiffman, T. S. Lorey, N. Grabe, JNCI,J. Natl. Cancer Inst.2021, 113, 72.

[76] D. A. Corley, C. D. Jensen, A. R. Marks, W. K. Zhao, J. K. Lee, C. A. Doubeni, A. G. Zauber, J. de Boer, B. H. Fireman, J. E. Schottinger, V. P. Quinn, N. R. Ghai, T. R. Levin, C. P. Quesenberry, N. Engl. J. Med.2014, 370, 1298.

[77] A. R. Ihdayhid, G. Tzimas, K. Peterson, N. Ng, S. Mirza, A. Maehara, R. D. Safian, Radiol. Cardiothorac. Imaging2024, 6, e230312.

[78] D. Han, J. Liu, Z. Sun, Y. Cui, Y. He, Z. Yang, Comput. Methods Prog. Biolmed.2020, 196, 105651.

[79] Z. Yao, H. Wang, W. Yan, Z. Wang, W. Zhang, Z. Wang, G. Zhang, Eur. J. Radiol.2023, 165, 110934.

[80] J. D. Cohen, L. Li, Y. X. Wang, C. Thoburn, B. Afsari, L. Danilova, C. Douville, A. A. Javed, F. Wong, A. Mattox, R. H. Hruban, C. L. Wolfgang, M. G. Goggins, M. Dal Molin, T. L. Wang, R. Roden, A. P. Klein, J. Ptak, L. Dobbyn, J. Schaefer, N. Silliman, M. Popoli, J. T. Vogelstein, J. D. Browne, R. E. Schoen, R. E. Brand, J. Tie, P. Gibbs, H. L. Wong, A. S. Mansfield, J. Jen, S. M. Hanash, M. Falconi, P. J. Allen, S. Zhou, C. Bettegowda, L. A. Diaz., C. Tomasetti, K. W. Kinzler, B. Vogelstein, A. M. Lennon, N. Papadopoulos, Science2018, 359, 926.

[81] S. Yaacob, N. A. I. Affandi, P. Krishnan, A. Rasyadan, M. Yaakop, F. Mohamed, IICAIET2020, 1.

[82] N. Strodthoff, P. Wagner, T. Schaeffter, W. Samek, IEEE J. Biomed. Health.2021, 25, 1519.

[83] N. Bahador, J. Jokelainen, S. Mustola, J. Kortelainen, Inf. Fusion2021, 73, 125.

[84] M. Porumb, S. Stranges, A. Pescapè, L. Pecchia, Sci. Rep.2020, 10, 170.

[85] A. Mendez, A. Belghith, M. Sawan, IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst.2014, 8, 552.

[86] G. Rong, A. Mendez, E. B. Assi, B. Zhao, M. Sawan, Engineering2020, 6, 291.

[87] Z. I. Attia, P. A. Noseworthy, F. Lopez-Jimenez, S. J. Asirvatham, A. J. Deshmukh, B. J. Gersh, R. E. Carter, X. Yao, A. A. Rabinstein, B. J. Erickson, S. Kapa, P. A. Friedman, Lancet2019, 394, 861.

[88] X. Yao, D. R. Rushlow, J. W. Inselman, R. G. McCoy, T. D. Thacher, E. M. Behnken, M. E. Bernard, S. L. Rosas, A. Akfaly, A. Misra, P. E. Molling, J. S. Krien, R. M. Foss, B. A. Barry, K. C. Siontis, S. Kapa, P. A. Pellikka, F. Lopez-Jimenez, Z. I. Attia, N. D. Shah, P. A. Friedman, P. A. Noseworthy, Nat. Med.2021, 27, 815.

[89] J. Tveit, H. Aurlien, S. Plis, V. D. Calhoun, W. O. Tatum, D. L. Schomer, V. Arntsen, F. Cox, F. Fahoum, W. B. Gallentine, E. Gardella, C. D. Hahn, A. M. Husain, S. Kessler, M. A. Kural, F. A. Nascimento, H. Tankisi, L. B. Ulvin, R. Wennberg, S. Beniczky, JAMA Neurol.2023, 80, 805.

[90] S. Parveen, M. B. Bin Heyat, F. Akhtar, S. Parveen, B. Asrafali, B. Singh, K. Ali, L. Huang, X. P. Li, A. Jabbar, M. Asad, J. P. Li, presented at 20th Int. Comp. Conf. Wavelet Active Media Technol. Inf. Process., China, December 2023.

[91] S. K. Khare, V. Blanes-Vidal, E. S. Nadimi, U. R. Acharya, Inf. Fusion2024, 102, 102019.

[92] A. Mendez, M. Sawan, T. Minagawa, J. J. Wyndaele, IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng.2013, 21, 704.

[93] Y. Mao, M. Hasan, A. Paul, V. Gupta, K. Choudhary, F. Tavazza, W. K. Liao, A. Choudhary, P. Acar, A. Agrawal, npj Comput. Mater.2023, 9, 111.

[94] B. A. Koscher, R. B. Canty, M. A. McDonald, K. P. Greenman, C. J. McGill, C. L. Bilodeau, W. Jin, H. Wu, F. H. Vermeire, B. Jin, T. Hart, T. Kulesza, S. C. Li, T. S. Jaakkola, R. Barzilay, R. Gómez-Bombarelli, W. H. Green, K. F. Jensen, Science2023, 382, eadi1407.

[95] N. J. Szymanski, B. Rendy, Y. Fei, R. E. Kumar, T. He, D. Milsted, M. J. McDermott, M. Gallant, E. D. Cubuk, A. Merchant, H. Kim, A. Jain, C. J. Bartel, K. Persson, Y. Zeng, G. Ceder, Nature2023, 624, 86.

[96] Q. Zhu, Y. Huang, D. Zhou, L. Zhao, L. Guo, R. Yang, Z. Sun, M. Luo, F. Zhang, H. Xiao, X. Tang, X. Zhang, T. Song, X. Li, B. Chong, J. Zhou, Y. Zhang, B. Zhang, J. Cao, G. Zhang, S. Wang, G. Ye, W. Zhang, H. Zhao, S. Cong, H. Li, L. L. Ling, Z. Zhang, W. Shang, J. Jiang, Y. Luo, Nat. Synth.2023, 3, 319.

[97] F. Strieth-Kalthoff, H. Hao, V. Rathore, J. Derasp, T. Gaudin, N. H. Angello, M. Seifrid, E. Trushina, M. Guy, J. Liu, X. Tang, M. Mamada, W. Wang, T. Tsagaantsooj, C. Lavigne, R. Pollice, T. C. Wu, K. Hotta, L. Bodo, S. Li, M. Haddadnia, A. Wołos, R. Roszak, C. T. Ser, C. Bozal-Ginesta, R. J. Hickman, J. Vestfrid, A. Aguilar-Granda, E. L. Klimareva, R. C. Sigerson, W. Hou, D. Gahler, S. Lach, A. Warzybok, O. Borodin, S. Rohrbach, B. Sanchez-Lengeling, C. Adachi, B. A. Grzybowski, L. Cronin, J. E. Hein, M. D. Burke, A. Aspuru-Guzik, Science2024, 384, eadk9227.

[98] B. Deng, P. Zhong, K. Jun, J. Riebesell, K. Han, C. J. Bartel, G. Ceder, Nat. Mach. Intell.2023, 5, 1031.

[99] A. Merchant, S. Batzner, S. S. Schoenholz, M. Aykol, G. Cheon, E. D. Cubuk, Nature2023, 624, 80.

[100] B. Kozinsky, A. Musaelian, A. Johansson, S. Batzner, presented at Proc. Int. Conf. High Perform. Comput., Online, November 2023.

[101] A. Musaelian, S. Batzner, A. Johansson, L. Sun, C. J. Owen, M. Kornbluth, B. Kozinsky, Nat. Commun.2023, 14, 579.

[102] C. Duan, Y. Du, H. Jia, H. J. Kulik, Nat. Comput. Sci.2023, 3, 1045.

[103] D. A. Boiko, R. MacKnight, B. Kline, G. Gomes, Nature2023, 624, 570.

[104] Y. J. Park, S. E. Jerng, S. Yoon, J. Li, Sci. Data2024, 11, 1060.

[105] A. M. Bran, S. Cox, O. Schilter, C. Baldassari, A. D. White, P. Schwaller, Nat. Mach. Intell.2024, 6, 525.

[106] M. K. P. Jayatunga, W. Xie, L. Ruder, U. Schulze, C. Meier, Nat. Rev. Drug Discovery2022, 21, 175.

[107] A. W. Senior, R. Evans, J. Jumper, J. Kirkpatrick, L. Sifre, T. Green, C. Qin, A. Žídek, A. W. R. Nelson, A. Bridgland, H. Penedones, S. Petersen, K. Simonyan, S. Crossan, P. Kohli, D. T. Jones, D. Silver, K. Kavukcuoglu, D. Hassabis, Nature2020, 577, 706.

[108] E. C. Alley, G. Khimulya, S. Biswas, M. AlQuraishi, G. M. Church, Nat. Methods2019, 16, 1315.

[109] T. Yang, F. Ma, H. Qian, B. Xu, Innovation Life2024, 2, 100102.

[110] K. Swanson, G. Liu, D. B. Catacutan, A. Arnold, J. Zou, J. M. Stokes, Nat. Mach. Intell.2024, 6, 338.

[111] M. Staszak, K. Staszak, K. Wieszczycka, A. Bajek, K. Roszkowski, B. Tylkowski, Wiley Interdiscip. Rev.:Comput. Mol. Sci.2021, 12, e1568.

[112] J. M. Stokes, K. Yang, K. Swanson, W. Jin, A. Cubillos-Ruiz, N. M. Donghia, C. R. MacNair, S. French, L. A. Carfrae, Z. Bloom-Ackermann, V. M. Tran, A. Chiappino-Pepe, A. H. Badran, I. W. Andrews, E. J. Chory, G. M. Church, E. D. Brown, T. S. Jaakkola, R. Barzilay, J. J. Collins, Cell2020, 180, 688.

[113] J. Jumper, R. Evans, A. Pritzel, T. Green, M. Figurnov, O. Ronneberger, K. Tunyasuvunakool, R. Bates, A. Žídek, A. Potapenko, A. Bridgland, C. Meyer, S. A. A. Kohl, A. J. Ballard, A. Cowie, B. Romera-Paredes, S. Nikolov, R. Jain, J. Adler, T. Back, S. Petersen, D. Reiman, E. Clancy, M. Zielinski, M. Steinegger, M. Pacholska, T. Berghammer, S. Bodenstein, D. Silver, O. Vinyals, A. W. Senior, K. Kavukcuoglu, P. Kohli, D. Hassabis, Nature2021, 596, 583.

[114] R. Krishna, J. Wang, W. Ahern, P. Sturmfels, P. Venkatesh, I. Kalvet, G. R. Lee, F. S. Morey-Burrows, I. Anishchenko, I. R. Humphreys, R. McHugh, D. Vafeados, X. Li, G. A. Sutherland, A. Hitchcock, C. N. Hunter, M. Baek, F. DiMaio, D. Baker, Science2024, 384, eadl2528.

[115] F. Offensperger, G. Tin, M. Duran-Frigola, E. Hahn, S. Dobner, C. W. A. Ende, J. W. Strohbach, A. Rukavina, V. Brennsteiner, K. Ogilvie, N. Marella, K. Kladnik, R. Ciuffa, J. D. Majmudar, S. D. Field, A. Bensimon, L. Ferrari, E. Ferrada, A. Ng, Z. Zhang, G. Degliesposti, A. Boeszoermenyi, S. Martens, R. Stanton, A. C. Müller, J. T. Hannich, D. Hepworth, G. Superti-Furga, S. Kubicek, M. Schenone, G. E. Winter, Science2024, 384, eadk5864.

[116] H. K. Wayment-Steele, A. Ojoawo, R. Otten, J. M. Apitz, W. Pitsawong, M. Hömberger, S. Ovchinnikov, L. Colwell, D. Kern, Nature2023, 625, 832.

[117] J. L. Watson, D. Juergens, N. R. Bennett, B. L. Trippe, J. Yim, H. E. Eisenach, W. Ahern, A. J. Borst, R. J. Ragotte, L. F. Milles, B. I. M. Wicky, N. Hanikel, S. J. Pellock, A. Courbet, W. Sheffler, J. Wang, P. Venkatesh, I. Sappington, S. V. Torres, A. Lauko, V. De Bortoli, E. Mathieu, S. Ovchinnikov, R. Barzilay, T. S. Jaakkola, F. DiMaio, M. Baek, D. Baker, Nature2023, 620, 1089.

[118] J. B. Ingraham, M. Baranov, Z. Costello, K. W. Barber, W. Wang, A. Ismail, V. Frappier, D. M. Lord, C. Ng-Thow-Hing, E. R. Van Vlack, S. Tie, V. Xue, S. C. Cowles, A. Leung, J. V. Rodrigues, C. L. Morales-Perez, A. M. Ayoub, R. Green, K. Puentes, F. Oplinger, N. V. Panwar, F. Obermeyer, A. R. Root, A. L. Beam, F. J. Poelwijk, G. Grigoryan, Nature2023, 623, 1070.

[119] J. Yim, H. Stärk, G. Corso, B. Jing, R. Barzilay, T. S. Jaakkola, Wiley Interdiscip. Rev.:Comput. Mol. Sci.2024, 14, e1711.

[120] C. Frank, D. Schiwietz, L. Fuß, S. Ovchinnikov, H. Dietz, (Preprint) bioRxiv: 2024.11. 21.624687, submitted: November 2024.

[121] Z. Zheng, B. Zhang, B. Zhong, K. Liu, Z. Li, J. Zhu, J. Yu, T. Wei, H. F. Chen, (Preprint) bioRxiv: 2024.02. 10.579743, submitted: February 2024.

[122] J. N. Acosta, G. J. Falcone, P. Rajpurkar, E. J. Topol, Nat. Med.2022, 28, 1773.

[123] A. Zhavoronkov, Y. A. Ivanenkov, A. Aliper, M. S. Veselov, V. A. Aladinskiy, A. V. Aladinskaya, V. A. Terentiev, D. A. Polykovskiy, M. D. Kuznetsov, A. Asadulaev, Y. Volkov, A. Zholus, R. R. Shayakhmetov, A. Zhebrak, L. I. Minaeva, B. A. Zagribelnyy, L. H. Lee, R. Soll, D. Madge, L. Xing, T. Guo, A. Aspuru-Guzik, Nat. Biotechnol.2019, 37, 1038.

[124] S. B. Guo, Y. Meng, L. Lin, Z. Z. Zhou, H. L. Li, X. P. Tian, W. J. Huang, Mol. Cancer2024, 23, 223.

[125] A. Smit, S. Jain, P. Rajpurkar, A. Pareek, A. Y. Ng, M. P. Lungren, (Preprint) arXiv:2004.09167, submitted: October 2020.

[126] J. Lee, W. Yoon, S. Kim, D. Kim, S. Kim, C. H. So, J. Kang, J. Wren, Bioinformatics2020, 36, 1234.

[127] M. Moor, O. Banerjee, Z. S. H. Abad, H. M. Krumholz, J. Leskovec, E. J. Topol, P. Rajpurkar, Nature2023, 616, 259.

[128] D. W. Parsons, S. Jones, X. S. Zhang, J. C. H. Lin, R. J. Leary, P. Angenendt, P. Mankoo, H. Carter, I. M. Siu, G. L. Gallia, A. Olivi, R. McLendon, B. A. Rasheed, S. Keir, T. Nikolskaya, Y. Nikolsky, D. A. Busam, H. Tekleab, L. A. Diaz., J. Hartigan, D. R. Smith, R. L. Strausberg, S. K. N. Marie, S. M. O. Shinjo, H. Yan, G. J. Riggins, D. D. Bigner, R. Karchin, N. Papadopoulos, G. Parmigiani, B. Vogelstein, V. E. Velculescu, K. W. Kinzler, Science2008, 321, 1807.

[129] E. Heitzer, I. S. Haque, C. E. S. Roberts, M. R. Speicher, Nat. Rev. Genet.2018, 20, 71.

[130] R. A. Kellogg, J. Dunn, M. P. Snyder, Circ. Res.2018, 122, 1169.

[131] T. Sun, B. Feng, J. Huo, Y. Xiao, W. Wang, J. Peng, Z. Li, C. Du, W. Wang, G. Zou, L. Liu, Nano-Micro Lett.2023, 16, 14.

[132] J. A. Pandit, J. M. Radin, G. Quer, E. J. Topol, Nat. Biotechnol.2022, 40, 1013.

[133] K. R. Moon, D. V. Dijk, Z. Wang, S. Gigante, D. B. Burkhardt, W. S. Chen, K. Yim, A. V. D. Elzen, M. J. Hirn, R. R. Coifman, N. B. Ivanova, G. Wolf, S. Krishnaswamy, Nat. Biotechnol.2019, 37, 1482.

[134] K. Zhang, R. Zhou, E. Adhikarla, Z. Yan, Y. Liu, J. Yu, Z. Liu, X. Chen, B. D. Davison, H. Ren, J. Huang, C. Chen, Y. Zhou, S. Fu, W. Liu, T. Liu, X. Li, Y. Chen, L. He, J. Zou, Q. Li, H. Liu, L. Sun, Nat. Med.2024, 30, 3129.

[135] T. Wang, W. Shao, Z. Huang, H. Tang, J. Zhang, Z. Ding, K. Huang, Nat. Commun.2021, 12, 3445.

[136] H. Kim, H. Hwang, J. Lee, S. Park, D. Kim, T. Lee, C. Yoon, J. Sohn, D. Choi, J. Kang, T. Fetherston, S. H. Kwak, Q. Chen, npj Digit. Med.2024, 8, 240.

[137] H. Liu, G. Ding, Innovation Med.2024, 2, 100103.

[138] P. Qiu, C. Wu, X. Zhang, W. Lin, H. Wang, Y. Zhang, Y. Wang, W. Xie, Nat. Commun.2024, 15, 8384.

[139] E. Waisberg, J. Ong, M. Masalkhi, S. A. Kamran, N. Zaman, P. Sarker, A. G. Lee, A. Tavakkoli, Irish J. Med. Sci.2023, 192, 3197.

[140] K. Singhal, S. Azizi, T. Tu, S. S. Mahdavi, J. Wei, H. W. Chung, N. Scales, A. Tanwani, H. Cole-Lewis, S. Pfohl, P. Payne, M. Seneviratne, P. Gamble, C. Kelly, A. Babiker, N. Schärli, A. Chowdhery, P. Mansfield, D. Demner-Fushman, B. Agüera y Arcas, D. Webster, G. S. Corrado, Y. Matias, K. Chou, J. Gottweis, N. Tomasev, Y. Liu, A. Rajkomar, J. Barral, C. Semturs, A. Karthikesalingam, V. Natarajan, Nature2023, 620, 172.

[141] K. Singhal, T. Tu, J. Gottweis, R. Sayres, E. Wulczyn, M. Amin, L. Hou, K. Clark, S. R. Pfohl, H. Cole-Lewis, D. Neal, Q. M. Rashid, M. Schaekermann, A. Wang, D. Dash, J. H. Chen, N. H. Shah, S. Lachgar, P. A. Mansfield, S. Prakash, B. Green, E. Dominowska, B. A. Y. Arcas, N. Tomašev, Y. Liu, R. Wong, C. Semturs, S. S. Mahdavi, J. K. Barral, D. R. Webster, G. S. Corrado, Y. Matias, S. Azizi, A. Karthikesalingam, V. Natarajan, Nat. Med.2025, 31, 943.

[142] G. Iacobucci, BMJ2020, 368, m266.

[143] E. Sezgin, Y. Huang, U. Ramtekkar, S. Lin, npj Digit. Med.2020, 3, 122.

[144] P. M. Martins, J. L. Vilaca, N. S. Dias, present at 9th Int. Conf. Serious Games Appl. Health, UAE, October 2021.

[145] A. Reis, D. Paulino, H. Paredes, I. Barroso, M. J. Monteiro, V. Rodrigues, present at 2nd Int. Conf. Technol. Innovation Sports, Health Wellbeing, Greece, June 2018.

[146] H. Fraser, D. Crossland, I. Bacher, M. Ranney, T. Madsen, R. Hilliard, JMIR mHealth uHealth2023, 11, e49995.

[147] T. Park, P. Gu, C. H. Kim, K. T. Kim, K. J. Chung, T. B. Kim, H. Jung, S. J. Yoon, J. K. Oh, Prostate Int.2023, 11, 218.

[148] N. Zhou, C. T. Zhang, H. Y. Lv, C. X. Hao, T. J. Li, J. J. Zhu, H. Zhu, M. Jiang, K. W. Liu, H. L. Hou, D. Liu, A. Q. Li, G. Q. Zhang, Z. B. Tian, X. C. Zhang, Oncologist2019, 24, 812.

[149] V. Sehgal, S. J. S. Bajwa, R. Sehgal, A. Bajaj, Int. J. Endocrinol. Metab.2014, 12, e13759.

[150] T. J. Lu, A. X. L. Nguyen, X. V. Trinh, A. Y. Wu, Plast. Reconstr. Surg-Glob. Open2022, 10, e4213.

[151] L. L. Dhirani, N. Mukhtiar, B. S. Chowdhry, T. Newe, Sensors2023, 23, 1151.

[152] B. Murdoch, BMC Med. Ethics2021, 22, 122.

[153] S. M. Williamson, V. Prybutok, Appl. Sci.2024, 14, 675.

[154] S. Gerke, T. Minssen, G. Cohen, Artificial Intelligence in Healthcare, Academic Press, London, UK 2020.

[155] C. Cath, Philos. Trans. R. Soc., A.2018, 376, 20180080.

[156] Y. Zhang, M. Wu, G. Y. Tian, G. Zhang, J. Lu, Knowl.-Based Syst.2021, 222, 106994.

[157] 157 D. Korobenko, A. Nikiforova, R. Sharma, presented at Proc. 25th Annu. Int. Conf. Digit. Govern. Res., Taiwan June 2024.

[158] C. Mennella, U. Maniscalco, G. D. Pietro, M. Esposito, Heliyon2024, 10, e26297.

[159] J. Song, L. Li, L. Fang, E. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, P. Vangari, Y. Huang, F. Tian, Y. Zhao, W. Chen, J. Xue, BMEMat2023, 1, e12046.

RIGHTS & PERMISSIONS

2025 The Author(s). BMEMat published by John Wiley & Sons Australia, Ltd on behalf of Shandong University.