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

Подкованная гора: посмотрите на водный рукав, которому 17 миллионов лет Подкованная гора: посмотрите на водный рукав, которому 17 миллионов лет

Буквальное воплощение поговорки «Вода камень точит»

Вокруг света
На CBS показали концерт Адель и ее интервью Опре Уинфри. Певица исполнила песни с альбома «30», а также рассказала о разводе с мужем и потере веса На CBS показали концерт Адель и ее интервью Опре Уинфри. Певица исполнила песни с альбома «30», а также рассказала о разводе с мужем и потере веса

Певица Адель призналась, что узнала о проблемах в браке из теста в журнале

Esquire
Игра по памяти Игра по памяти

«Рука Бога» – обескураживающе откровенная автобиография Паоло Соррентино

Harper's Bazaar
Смертельный номер: каким получился «Французский вестник» Уэса Андерсона Смертельный номер: каким получился «Французский вестник» Уэса Андерсона

«Французский вестник» — самый усталый фильм Уэса Андерсона

РБК
18 любопытных фактов о 9 фильмах Эльдара Рязанова 18 любопытных фактов о 9 фильмах Эльдара Рязанова

Интересные факты о фильмах Эльдара Рязанова

Maxim
Рафинированные продукты – бесполезная еда? Рафинированные продукты – бесполезная еда?

Есть ли в рафинированных продуктах что-то полезное и чем их можно заменить?

9 месяцев
Татьяна Доронина. Королева Лир Татьяна Доронина. Королева Лир

Московские театральные события напоминают мыльную оперу или индийскую мелодраму

СНОБ
Как перенести чаты WhatsApp со смартфона Android на iPhone Как перенести чаты WhatsApp со смартфона Android на iPhone

Как правильно перенести чаты WhatsApp со смартфона Android на iPhone

CHIP
Совпадений нет Совпадений нет

Достичь гармонии реально – если оба партнера постараются

Cosmopolitan
Нет неправильных эмоций: как поддержать человека, у которого рак Нет неправильных эмоций: как поддержать человека, у которого рак

С какими эмоциями сталкивается онкобольной и как его поддержать?

Cosmopolitan
Успеть до 15:00: отзывы о диете, разрешающей есть всё, но только до середины дня Успеть до 15:00: отзывы о диете, разрешающей есть всё, но только до середины дня

Система питания, при которой последний прием пищи происходит в 15 часов

Cosmopolitan
Погружение в Африку Погружение в Африку

Маршрут доктора Дэвида Ливингстона вглубь Африки спустя 160 лет

Вокруг света
Открытки и плакаты из советского детства к празднику 7 Ноября Открытки и плакаты из советского детства к празднику 7 Ноября

Подборка советских открыток и плакатов к 7 Ноября. Возможны приступы ностальгии

Maxim
Кимчи, лаваш и васёку: какая еда входит в список мирового наследия ЮНЕСКО Кимчи, лаваш и васёку: какая еда входит в список мирового наследия ЮНЕСКО

Ни оливье, ни крабового в списке нет.

Playboy
Скорпион или Дева: самый милый знак зодиака среди женщин Скорпион или Дева: самый милый знак зодиака среди женщин

Какой знак зодиака самый милый у женщин

Cosmopolitan
Главное терпение: как проходят самые долгие эксперименты в истории Главное терпение: как проходят самые долгие эксперименты в истории

Опыт с капающей смолой продолжается уже почти столетие

Популярная механика
Только самые интересные факты об альбоме Pink Floyd The Wall Только самые интересные факты об альбоме Pink Floyd The Wall

30 ноября 1979 года вышел волшебный альбом Pink Floyd The Wall

Maxim
Как формат изакая-бар попал из Японии в Москву и почему стал таким популярным Как формат изакая-бар попал из Японии в Москву и почему стал таким популярным

Японский формат баров, которые называют изакая, успешно работает в Москве

Forbes
Биоархеологи обнаружили жертв последней чумы Имолы Биоархеологи обнаружили жертв последней чумы Имолы

Ученые раскопали останки 133 человек, умерших в 1630–1632 годах от чумы

N+1
Астрономы отыскали первый затменный промежуточный поляр с потоковой подпиткой Астрономы отыскали первый затменный промежуточный поляр с потоковой подпиткой

Астрономы открыли промежуточный поляр с потоковой подпиткой белого карлика

N+1
Как улучшить свою жизнь за 10 дней Как улучшить свою жизнь за 10 дней

Вот что можно успеть сделать для формирования привычки уже за десять дней

Psychologies
Как устроена машина для обработки самолётов антиобледенителем Как устроена машина для обработки самолётов антиобледенителем

Как управляют машинами, которые обрабатывают крылья авиалайнеров

Популярная механика
Что это было, или История одной матери — почти одиночки Что это было, или История одной матери — почти одиночки

Как часто это бывает: сама не старая еще, но жизнь почему-то кажется законченной

СНОБ
Основатель «2ГИС» Александр Сысоев: «Сейчас мы даём технологии экосистеме “Сбера”, потом — она нам» Основатель «2ГИС» Александр Сысоев: «Сейчас мы даём технологии экосистеме “Сбера”, потом — она нам»

Основатель «2ГИС» — как сервис вписался в экосистему «Сбера»

VC.RU
Минное поле: как говорить с партнерами о своих бывших и стоит ли? Минное поле: как говорить с партнерами о своих бывших и стоит ли?

Кто как относится к своим романам из прошлого?

Cosmopolitan
От «зеленого» винта: к чему приведет обсуждение экологической повестки в авиации От «зеленого» винта: к чему приведет обсуждение экологической повестки в авиации

Почему авиация почти не задействована в экологической повестке?

Forbes
Как правильно выражать гнев Как правильно выражать гнев

Всегда ли стоит выражать гнев и как прожить его без вреда для себя и окружающих

Psychologies
Секс во славу богов: невероятная история храмовой проституции Секс во славу богов: невероятная история храмовой проституции

Как проституция превратилась из священного ритуала в позорное ремесло?

Maxim
На чем ездила элита СССР. Экзотические модели и их владельцы На чем ездила элита СССР. Экзотические модели и их владельцы

Каких «инопланетян» могли повстречать на дорогах граждане Союза

РБК
Как перестать бояться и начать свое дело Как перестать бояться и начать свое дело

Какие качества помогут создать успешный бизнес

СНОБ
Открыть в приложении