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

Удовольствие по щелчку Удовольствие по щелчку

Откуда взялась мода на селфи и почему все люди делают это

Вокруг света
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
Дискриминация, харассмент, алименты: почему права женщин в России не защищены Дискриминация, харассмент, алименты: почему права женщин в России не защищены

Почему дискриминация законодательно запрещена, а гендерного равенства нет?

Forbes
«Чтобы высшие силы не подумали, что я бессердечный человек». Каково это — жить с религиозным ОКР «Чтобы высшие силы не подумали, что я бессердечный человек». Каково это — жить с религиозным ОКР

Глава из книги «Одно расстройство» о людях с психическими расстройствами

СНОБ
Забытые советские марки: АТУЛ Забытые советские марки: АТУЛ

Некогда существовавшая, а ныне забытая автомобильная марка — АТУЛ

Популярная механика
10 причин, по которым кнопочные телефоны все еще актуальны 10 причин, по которым кнопочные телефоны все еще актуальны

Старомодные телефоны всe еще пользуются популярностью

Популярная механика
Чек-лист: проверь, готов ли твой автомобиль к зиме Чек-лист: проверь, готов ли твой автомобиль к зиме

Давай еще раз пройдемся по пунктам и проверим, готов ли твой автомобиль к зиме

Maxim
Измена: взгляд с двух сторон. Если неверный партнер — вы Измена: взгляд с двух сторон. Если неверный партнер — вы

Какие чувства испытывает тот, кто изменил своему партнеру?

Psychologies
Даже Питт и Гослинг: секс-символы Голливуда, о пластике которых ты вряд ли знала Даже Питт и Гослинг: секс-символы Голливуда, о пластике которых ты вряд ли знала

Рассказываем, на какие хирургические вмешательства решились эти актеры

Cosmopolitan
Слишком теплое море расстроило семейные узы альбатросов Слишком теплое море расстроило семейные узы альбатросов

Пары чернобровых альбатросов чаще распадаются после лет с чересчур теплой водой

N+1
Как решить проблему зависимости от азартных игр в России Как решить проблему зависимости от азартных игр в России

В России нет организаций, которые помогли бы бороться с игровой зависимостью

СНОБ
Расположение рожек на головах гадюк связали со средой обитания Расположение рожек на головах гадюк связали со средой обитания

Расположение рожек на головах гадюковых змей зависит от среды их обитания

N+1
«Счастье — это реальность минус ожидания». Интервью о психологии семьи «Счастье — это реальность минус ожидания». Интервью о психологии семьи

Светлана Комиссарук, автор книги «Поколение "сэндвич"»

РБК
Три лучших в мире фильма про автомобили, которые ты, скорее всего, не видел Три лучших в мире фильма про автомобили, которые ты, скорее всего, не видел

Современные фильмы про автомобили — как высокобюджетное порно

Maxim
Стойкие ровесники Стойкие ровесники

Эти конструкции были построены в 1861 году и сохранились до наших дней

Вокруг света
Сложно обнаружить, еще сложнее вылечить: как я заболела туберкулезом Сложно обнаружить, еще сложнее вылечить: как я заболела туберкулезом

В последние годы туберкулез перестал быть болезнью асоциальных слоев населения

Cosmopolitan
Снеговики-трешевики (галерея идей для вдохновения) Снеговики-трешевики (галерея идей для вдохновения)

Немного усилий — и тебя с ребенком будет бояться вся детская площадка!

Maxim
Деконструкция формы и содержимого Деконструкция формы и содержимого

Елена Стафьева о совместном опыте Жака Кавалье-Бельтруда и Фрэнка Гери

Weekend
Что вы тут устроили? Что вы тут устроили?

Виктория Шелягова в этом году организовала слишком много мероприятий

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

Интересные факты о фильмах Эльдара Рязанова

Maxim
Почему кошек в древности считали магическими животными? Почему кошек в древности считали магическими животными?

Почему именно кошки не оставляют людей равнодушными?

Cosmopolitan
Как ретейл меняет Россию? Глава из книги «Цивилизация X5» о команде X5 Group Как ретейл меняет Россию? Глава из книги «Цивилизация X5» о команде X5 Group

Как «Перекресток» и «Пятерочка» изменили российскую торговлю

Esquire
Самки морских коньков охладели к партнерам за четыре дня разлуки Самки морских коньков охладели к партнерам за четыре дня разлуки

Морские коньки — строгие моногамы, но иногда связь между партнерами рвется

N+1
Как отключить голову во время секса Как отключить голову во время секса

Как перестать думать о неважном и начать чувствовать?

Psychologies
Павел Прилучный, Агата Муцениеце и другие звезды Павел Прилучный, Агата Муцениеце и другие звезды

Как изменились актеры мистического триллера «Закрытая школа»?

Cosmopolitan
Семь кругов достоверности. Как понять, что найдена внеземная жизнь Семь кругов достоверности. Как понять, что найдена внеземная жизнь

Как сделать поиск внеземной жизни более конструктивным

СНОБ
Как похудела звезда КВН Ольга Картункова — без шуток Как похудела звезда КВН Ольга Картункова — без шуток

Ольге Картунковой пришлось сбрасывать вес: общий итог — минус 84 кг!

Cosmopolitan
8 вещей, которые нельзя делать после 30-ти 8 вещей, которые нельзя делать после 30-ти

Прочитай, что не стоит делать мужчине, вступающему в самый расцвет сил

Maxim
Что такое аромарасчесывание и как оно избавляет от перхоти и выпадения волос Что такое аромарасчесывание и как оно избавляет от перхоти и выпадения волос

Аромарасчесывание сделает уход за волосами еще более полезным и эффективным

Cosmopolitan
Тизнаос: самодельные испанские броневики времен Гражданской войны Тизнаос: самодельные испанские броневики времен Гражданской войны

Тизнаос — алмаз самодельных броневиков Испании

Популярная механика
Открыть в приложении