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

«Мы ссоримся в переписке» «Мы ссоримся в переписке»

Супруги из Москвы, 35-летняя Инна и 38-летний Амир, общаются с помощью СМС

Psychologies
XVII век Фокс представляет: взорви парламент или стань легендой, пытаясь XVII век Фокс представляет: взорви парламент или стань легендой, пытаясь

О самом известном заговоре в английской... да что там, во всемирной истории!

Maxim
Космический тако: космонавты съели выращенный на МКС перец чили Космический тако: космонавты съели выращенный на МКС перец чили

Космонавты съели перец чили, выращенный в космосе

Playboy
Как утопия ушла в монастырь Как утопия ушла в монастырь

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

Weekend
Little Big представили NFT-яйца Ильича Little Big представили NFT-яйца Ильича

NFT набирает обороты и собирает вокруг себя все больше людей

GQ
Отцы-основатели: почему конфликт наследника с родителями из-за передачи дел неизбежен Отцы-основатели: почему конфликт наследника с родителями из-за передачи дел неизбежен

Наследники обязаны быть непохожими на родителей

Forbes
Галина Безрук: «Когда идешь за режиссером, можно забыть про все на свете» Галина Безрук: «Когда идешь за режиссером, можно забыть про все на свете»

Галина Безрук в сериале «Родком»

Cosmopolitan
Разнообразие как ключ к счастливой и осмысленной жизни Разнообразие как ключ к счастливой и осмысленной жизни

Говорят, разнообразие придает жизни вкус. Но что конкретно мы можем сделать?

Psychologies
Николай Цискаридзе: те, кого он любил Николай Цискаридзе: те, кого он любил

Николай Цискаридзе — талант, влюбленность в искусство и бойцовский характер

СНОБ
Стены без окон и другие хитрости: как магазины заставляют нас тратить деньги Стены без окон и другие хитрости: как магазины заставляют нас тратить деньги

Как нас заставляют терять контроль и покупать то, что нам не нужно?

Psychologies
Сколько приносит майнинг-ферма в месяц? Окупаемость и доходность Сколько приносит майнинг-ферма в месяц? Окупаемость и доходность

Обустройство фермы для майнинга Ethereum

CHIP
Компьютер не видит жесткий диск: что делать? Компьютер не видит жесткий диск: что делать?

Почему компьютер не видит жесткий диск и как решить эту проблему?

CHIP
Что Вирджил Абло сделал для модной индустрии Что Вирджил Абло сделал для модной индустрии

Вирджил Абло — художник, которого мы либо хвалили, либо критиковали

GQ
10 знаменитых изобретений, пришедших из неожиданных мест 10 знаменитых изобретений, пришедших из неожиданных мест

В какой точке земного шара был открыт кинематограф, «флешки» и туалетная бумага?

Популярная механика
«Папа, твое равнодушие помогло мне стать счастливой»: признание дочери «Папа, твое равнодушие помогло мне стать счастливой»: признание дочери

Как отсутствие близости с отцом помогло нашей героине построить свою жизнь

Psychologies
Включили цвет Включили цвет

Жители этих районов в разных уголках мира не знают, что такое серые будни

Лиза
Быстрее, выше, сильнее, беспилотнее. В каком спорте соревнуются беспилотные автомобили Быстрее, выше, сильнее, беспилотнее. В каком спорте соревнуются беспилотные автомобили

Какие у беспилотников есть состязания и как выбирают победителя?

Популярная механика
Сама себе режиссер Сама себе режиссер

Карина Нигай – о том, как блогеры поменяли правила fashion-индустрии

Harper's Bazaar
Невероятное будущее: футуролог о том, как изменится наша жизнь через 15 лет Невероятное будущее: футуролог о том, как изменится наша жизнь через 15 лет

Наши родители бы сказали, что это невозможно

Playboy
3 неявных признака того, что перед вами нарцисс 3 неявных признака того, что перед вами нарцисс

Люди с нарциссическими чертами редко осознают, что с ними что-то не так

Psychologies
Что такое суперизвержение: как один вулкан может вызвать катастрофу планетарного масштаба Что такое суперизвержение: как один вулкан может вызвать катастрофу планетарного масштаба

Как одно сверхизвержение вулкана может катастрофически повлиять на климат?

Популярная механика
Умеют ли животные обижаться? Умеют ли животные обижаться?

Могут ли животные злиться и обижаться на своих хозяев?

Psychologies
Кейт Миддлтон и Уильям используют приемы принцессы Дианы в воспитании детей Кейт Миддлтон и Уильям используют приемы принцессы Дианы в воспитании детей

Герцоги Кембриджские часто выходят в свет со своими маленькими детьми

Cosmopolitan
«Мой сын влюбил в себя всю нашу команду»: Равшана Куркова показала Гаспара «Мой сын влюбил в себя всю нашу команду»: Равшана Куркова показала Гаспара

Равшана Куркова призналась, что совмещает работу и воспитание малыша

Cosmopolitan
Все об антифризе: как выбрать, когда менять, от чего зависит цвет Все об антифризе: как выбрать, когда менять, от чего зависит цвет

Как правильно подобрать охлаждающую жидкость и чем опасен старый антифриз?

РБК

Ожидание и реальность. Да, такое случается не только с платьями с Aliexpress

Playboy
Жизнь без генома: что такое прионы Жизнь без генома: что такое прионы

Возможна ли жизнь без генома?

Популярная механика
Правила счастливой жизни: 33 совета, за которые ты скажешь спасибо Правила счастливой жизни: 33 совета, за которые ты скажешь спасибо

Три десятка способов обеспечить себе счастливое будущее

Cosmopolitan
Как питание влияет на здоровье и продолжительность жизни кошек и собак Как питание влияет на здоровье и продолжительность жизни кошек и собак

Правильное питание может сказаться на продолжительности жизни наших любимцев?

Популярная механика
Своевольные булгарии Своевольные булгарии

Булгария пачкающая — интересный и по-своему красивый сумчатый гриб

Наука и жизнь
Открыть в приложении