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

Техника бокса Техника бокса

Современный спорт – это технологии

Популярная механика
Марина Жигалова: «Сплоченность команды Independent Media — наша сила» Марина Жигалова: «Сплоченность команды Independent Media — наша сила»

Интервью с предпринимательницей Мариной Жигаловой о современных СМИ

Cosmopolitan
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
Дополненная реальность Дополненная реальность

Художник Жак Луи Давид подчинил воле императора пространство, время и реальность

Вокруг света
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
«Последняя дуэль» Ридли Скотта: эпик о феминизме в средневековом обществе «Последняя дуэль» Ридли Скотта: эпик о феминизме в средневековом обществе

«Последняя дуэль» Ридли Скотта: исторический эпик об изнасилованной женщине

Forbes
Ecwid: Как студент из Ульяновска создал глобальную IT-компанию (и привлек миллион пользователей) Ecwid: Как студент из Ульяновска создал глобальную IT-компанию (и привлек миллион пользователей)

Как компания Ecwid выдержала конкуренцию с Google

Inc.
Как будущий американский самолет может доминировать в воздухе Как будущий американский самолет может доминировать в воздухе

ВВС США продолжает разработку новых истребителей

Популярная механика
Инструкция по увольнению: как уйти с работы и не испортить репутацию и отношения Инструкция по увольнению: как уйти с работы и не испортить репутацию и отношения

Как без больших потерь пережить все этапы расставания с работодателем

Forbes
«Мы виделись четыре раза за два года». Женщина раскрыла секрет удачного брака «Мы виделись четыре раза за два года». Женщина раскрыла секрет удачного брака

Именно расстояние делает брак наших героев крепким и счастливым

Cosmopolitan
Как убрать бока: эффективные упражнения и советы эксперта Как убрать бока: эффективные упражнения и советы эксперта

Как уменьшить объемы в районе талии с помощью питания и тренировок

РБК
Смена работы: как подготовиться психологически Смена работы: как подготовиться психологически

Разбираемся, как безболезненно сменить род или место деятельности

Psychologies
Римскую виллу в Хорватии перестроили для защиты от остготов Римскую виллу в Хорватии перестроили для защиты от остготов

Археологи обнаружили остатки деревянной постройки эпохи переселения народов

N+1
Доктор-робот: 10 мобильных приложений для здоровья Доктор-робот: 10 мобильных приложений для здоровья

Эти приложения точно лучше поиска в "гугле"

Playboy
Мир в корзине Мир в корзине

У баскетбола есть и конкретные «родители» – преподаватели физкультуры

Вокруг света
«Ростсельмаш» расширит выпуск тракторов «Ростсельмаш» расширит выпуск тракторов

Компания «Ростсельмаш» строит новый тракторный завод полного цикла

Агроинвестор
7 признаков психического здоровья 7 признаков психического здоровья

Какие признаки говорят о психическом здоровье?

Psychologies
Стрелки котенка: легкий макияж, который идет всем и всегда получается Стрелки котенка: легкий макияж, который идет всем и всегда получается

Макияж должен быть одинаково уместен и в дневное, и в вечернее время

Cosmopolitan
Компании ещё не отправили человека на Марс, но уже думают, как поделить планету на епархии и обустроить тюрьмы Компании ещё не отправили человека на Марс, но уже думают, как поделить планету на епархии и обустроить тюрьмы

Технологии для Марса могут улучшить строительство и производства на Земле

VC.RU
Почему шумит в ушах? Что это за симптом и как его лечить Почему шумит в ушах? Что это за симптом и как его лечить

Почему возникает шум в ушах и нужно ли обращаться с ним к врачу?

РБК
Основательница StudyFree Дарья Крошкина — о том, как заработать на бесплатном образовании и быть предпринимательницей в США Основательница StudyFree Дарья Крошкина — о том, как заработать на бесплатном образовании и быть предпринимательницей в США

Основательница StudyFree — каково быть женщиной в бизнесе?

Esquire
Перейти на зеленый. Стать вегетарианцем и не навредить своему здоровью Перейти на зеленый. Стать вегетарианцем и не навредить своему здоровью

Как правильно перейти на вегетарианство?

Лиза
Что такое «углы Джоли» и зачем их все хотят? Что такое «углы Джоли» и зачем их все хотят?

«Углы Джоли» — это тренд в косметологии, выделяющий линию скул и подбородка

Cosmopolitan
Встречайте гид по пассивно-агрессивной переписке Встречайте гид по пассивно-агрессивной переписке

Как вести себя максимально пассивно-агрессивно в переписке?

GQ
Гоша Куценко – об «Инсомнии», гипнозе, цензуре и российском кино Гоша Куценко – об «Инсомнии», гипнозе, цензуре и российском кино

Гоша Куценко об «Инсомнии» и о соперничестве с зарубежными фильмами

GQ
Абсурдная статистика: как Николас Кейдж влияет на... смертность в бассейне Абсурдная статистика: как Николас Кейдж влияет на... смертность в бассейне

Корреляция между двумя явлениями ничего не говорит о причинно-следственной связи

Популярная механика
5 фильмов про очень плохих копов 5 фильмов про очень плохих копов

Подборка фильмов о плохих полицейских

GQ
Японская диета: меню, особенности, отзыв врача Японская диета: меню, особенности, отзыв врача

В чем популярность известной восточной системы питания?

РБК
Археологи уточнили хронологию бронзового века в Минусинской котловине Археологи уточнили хронологию бронзового века в Минусинской котловине

Афанасьевцы пришли на Средний Енисей в XXX веке до нашей эры

N+1
Самые большие статуи в мире: зачем их строят? Самые большие статуи в мире: зачем их строят?

Зачем строят гигантские статуи

Популярная механика
Открыть в приложении