Машинное обучение все чаще находит применение в медицине

N+1Hi-Tech

«Искусственный интеллект в медицине»

Машинное обучение все чаще находит применение в медицине. В обозримом будущем алгоритмы не заменят врачей, но помогут им с рутинной работой и компенсируют недостатки людей, которым свойственно уставать, лениться и пытаться упростить себе жизнь. В книге «Искусственный интеллект в медицине: Как умные технологии меняют подход к лечению» (издательство «Альпина Паблишер»), переведенной на русский язык Александром Анваером, профессор молекулярной медицины, кардиолог и исследователь Эрик Тополь рассказывает об алгоритмах, меняющих современную диагностику и лечение. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, в котором рассказывается, как машинное обучение упрощает исследование основ геномных болезней.

Важнейшие открытия

Огромные массивы данных, которые имеются на сегодня в биологии и медицине, настоятельно требуют внедрения машинного обучения и искусственного интеллекта. Возьмем для примера «Атлас ракового генома» (TCGA), содержащий многомерные биологические данные, охватывающие множество «-омик» — геномику, протеомику и так далее. Всего в атласе содержится более 2,5 петабайт информации, извлеченной из данных по более чем 30 тысячам пациентов. Ни одному человеку не под силу просмотреть и проанализировать все эти данные. Онколог Роберт Дарнелл, работающий в настоящее время на факультете нейробиологии Рокфеллеровского университета, заметил: «Мы, как биологи, можем лишь указать, например, на биологические основы аутизма. Мощь машины, которая может задать триллион вопросов там, где мы успеваем задать всего десять, меняет правила игры».

Правда, в отличие от тех осязаемых и зримых изменений, которые уже сегодня ощущают в связи с применением искусственного интеллекта специалисты таких отраслей медицины, как рентгенология и патологическая анатомия (то есть там, где требуется распознавание сложных образов), наука стоит особняком: искусственный интеллект пока не посягает на статус-кво ученых, ИИ может им только помочь. Как выразился Тим Аппенцеллер в материале для журнала Science, искусственный интеллект — это пока «подмастерье» ученых. Но искусственный интеллект уже может предложить им весьма ощутимую помощь: на обложке одного из номеров Science 2017 г. так и было написано — «Искусственный интеллект преображает науку». Оказывается, ИИ не только «породил нейробиологию» (как мы скоро сами убедимся), но и «перезагрузил процесс открытия». В самом деле, Science разглядел там, за горизонтом, нечто по-настоящему новое — «перспективу полностью автоматизированной науки», и это, по мнению авторов статьи, означало, что «неутомимый ученик очень скоро может стать равноправным коллегой».

ИИ-«коллега» — это, на мой взгляд, дело довольно далекого будущего, но его проникновение в науку происходит быстрыми темпами, независимо от того, сможет ли он когда-нибудь потеснить ученых. И действительно, ИИ в приложении к биологическим наукам развивается быстрее, чем в приложении к здравоохранению. В конце концов, данные фундаментальной науки далеко не всегда требуют валидации на̀ основании клинических испытаний. Фундаментальная наука не нуждается в одобрении со стороны медицинского сообщества, ее не нужно внедрять в практику, она не обязана соответствовать строгим требованиям регулирующего законодательства. Впрочем, несмотря на то, что наука не всегда способна пробиться в клиническую практику, в конечном счете все передовые достижения — будь то открытие новых, более эффективных лекарств или выявление биохимических механизмов, отвечающих за здоровье и болезни, — так или иначе повлияют на практикующих медиков. Давайте посмотрим, чего же добился наш «подмастерье».

Биологичекие «-омики» и рак

В геномике и биологии искусственный интеллект — незаменимый партнер ученых, так как машины обладают зрением, способным различать вещи, недоступные человеческому глазу, и просеивать огромные массивы данные, непостижимые человеческим разумом.

Богатая данными геномика представляет собой идеальное поле приложения компьютерных методов. Каждый из нас — это сокровищница генетических данных, в диплоидном (от отца и матери) хромосомном наборе каждого из нас содержится 3,2 млрд пар различных сочетаний нуклеотидов: А (аденин), Ц (цитозин), Г (гуанин) и Т (тимин), причем 98,5 процента этого генома не кодирует никаких белков. То есть спустя 10 с лишним лет после полной расшифровки человеческого генома функция всего этого материала остается непонятной. Одна из первых попыток глубокого обучения, касающегося генома, Deep-SEA, была посвящена выяснению функции элементов, не принимающих участия в кодировании белков. В 2015 г. Цзянь Чжоу и Ольга Трояновская из Принстонского университета опубликовали алгоритм, который после обучения на основе данных каталогизации десятков тысяч нуклеотидов, не кодирующих белки, оказался способным предсказать, как именно последовательности ДНК взаимодействуют с хроматином. Хроматин состоит из крупных макромолекул, которые обеспечивают «упаковку» ДНК для хранения, а также помогают развертывать ее нить для транскрипции РНК и (в конечном счете) для трансляции белков. Таким образом, взаимодействие между хроматином и последовательностями ДНК играет важную регуляторную роль. Сяохуэй Се, специалист по ИТ из Калифорнийского университета в Ирвайне назвал это «важной вехой на пути приложения глубокого обучения к геномике».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как проверить состояние здоровья всего за минуту: 8 тестов Как проверить состояние здоровья всего за минуту: 8 тестов

Эти простые тесты помогут оценить многие системы организма

Популярная механика
Куда пропали 10 ярких звезд КВН, веселивших страну в нулевых Куда пропали 10 ярких звезд КВН, веселивших страну в нулевых

Но где сегодня Ляля из «Утомленных солнцем» или Жанка из «Пармы»?

Cosmopolitan
10 необычных способов быстро уснуть 10 необычных способов быстро уснуть

Как уснуть, если подсчет овец и глубокое дыхание уже не помогают?

Psychologies
Русская музыка: подкаст о главных именах современной академической сцены Русская музыка: подкаст о главных именах современной академической сцены

Героями первого выпуска подкаста стали Марина Полеухина и Александр Чернышков

СНОБ
Оно тебе НАDО (но это не точно) Оно тебе НАDО (но это не точно)

Самые необычные сексшоп-тренды

Playboy
Вторая жизнь бетона Вторая жизнь бетона

Как можно строить дома из обломков других домов

Forbes
Китайские генетики нашли предков шерпов в долине реки Хуанхэ Китайские генетики нашли предков шерпов в долине реки Хуанхэ

Китайские генетики исследовали геномы 628 шерпов

N+1
От падучей до святости От падучей до святости

Главные события, связанные с именем царевича Дмитрия

Дилетант
Штосс, бостон и винт: во что играли герои русской классики Штосс, бостон и винт: во что играли герои русской классики

Собрали правила популярных карточных игр и нашли примеры в русской литературе

Культура.РФ
Релятивистские эффекты воспроизвели в электрических цепях Релятивистские эффекты воспроизвели в электрических цепях

Физики просимулировали дрожащее движение и парадокс Клейна

N+1
Бизнесмен на скейте: топ-менеджер «Росатома» объясняет, как решать рабочие проблемы с помощью хобби Бизнесмен на скейте: топ-менеджер «Росатома» объясняет, как решать рабочие проблемы с помощью хобби

Как неочевидное хобби помогает справиться с большим объемом работы

Inc.
Зачем наши бабушки чистили ковры снегом: 3 важных причины повторить их опыт Зачем наши бабушки чистили ковры снегом: 3 важных причины повторить их опыт

Снег или химчистка: чем лучше чистить ковер?

Cosmopolitan
Suzuki Vitara: кроссовер, на который подсаживаешься Suzuki Vitara: кроссовер, на который подсаживаешься

Оказавшись за рулем Suzuki Vitara, не захочешь с ним расставаться

Maxim
Перед тем как создавать продукт, думает, как его упростить: как устроен минимализм японского дизайнера Наото Фукасавы Перед тем как создавать продукт, думает, как его упростить: как устроен минимализм японского дизайнера Наото Фукасавы

Кто такой дизайнер Наото Фукасава и что он сделал

VC.RU
Почему эмпатам так сложно любить себя Почему эмпатам так сложно любить себя

Эмпатия — дар, но дар непростой

Psychologies
12 главных электромобилей 2021 года 12 главных электромобилей 2021 года

Тренд автомобилей 2021 года — сила тока

Playboy
Белые совы впервые добрались до Испании Белые совы впервые добрались до Испании

Белые совы склонны к далеким путешествиям

N+1
Любовь и маркетинг — что общего? Как устроить личную жизнь по законам рынка Любовь и маркетинг — что общего? Как устроить личную жизнь по законам рынка

Можно ли найти любовь, используя научный подход?

Cosmopolitan
Опаснее, чем мы думали: 10 удивительных фактов о тираннозаврах Опаснее, чем мы думали: 10 удивительных фактов о тираннозаврах

Чего мы не знали о тираннозаврах?

Популярная механика
9 супермодных пар обуви, которые тебе могут не подойти — разбираемся почему 9 супермодных пар обуви, которые тебе могут не подойти — разбираемся почему

Рассмотрим актуальные модели обуви и расскажем, чем они опасны

Cosmopolitan
Как утопия ушла в монастырь Как утопия ушла в монастырь

Проект Григория Ревзина «Оправдание утопии». Санкт-галленский план

Weekend
Сексуальная зависимость или просто любовь к сексу? Когда пора бить тревогу Сексуальная зависимость или просто любовь к сексу? Когда пора бить тревогу

Вы «сексоголик» или у вас просто высокое либидо?

Psychologies
Физика черных списков: к чему приведет попадание МФТИ под санкции США Физика черных списков: к чему приведет попадание МФТИ под санкции США

МФТИ попал в американский черный список конечных военных пользователей

Forbes
Как выбрать игровую клавиатуру: советы для геймеров Как выбрать игровую клавиатуру: советы для геймеров

На какие параметры нужно обратить внимание при выборе игровой «клавы»

CHIP
«Остался без рук и ног». Как годовалый Артем стал инвалидом из-за халатности врачей «Остался без рук и ног». Как годовалый Артем стал инвалидом из-за халатности врачей

Как медики сделали годовалого Артема инвалидом

СНОБ
Как построить личный бренд: 7 правил успеха Арнольда Шварценеггера Как построить личный бренд: 7 правил успеха Арнольда Шварценеггера

Чему ты можешь научиться у "железного Арни"

Playboy
Подавленные переживания: 5 эмоций, которые «застревают» в нашем теле Подавленные переживания: 5 эмоций, которые «застревают» в нашем теле

Как попытка заглушить эмоции влияет на наше здоровье и внешний вид?

Psychologies
Первая помощь при инсульте: что делать до приезда скорой Первая помощь при инсульте: что делать до приезда скорой

Подробный гид по оказанию первой помощи при инсульте

РБК
«Сом»: как русская подлодка затонула в Швеции «Сом»: как русская подлодка затонула в Швеции

На глубине действительно лежали останки российской подлодки «СОМЪ»

Популярная механика
Видеодрайвер перестал отвечать и был восстановлен: как исправить эту ошибку Видеодрайвер перестал отвечать и был восстановлен: как исправить эту ошибку

Почему возникает ошибка «Видеодрайвер перестал отвечать и был восстановлен»

CHIP
Открыть в приложении