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

Карбон звучащий Карбон звучащий

Из карбона теперь делают музыкальные инструменты

Популярная механика
Утюг, отпариватель или парогенератор – что выбрать для дома? Утюг, отпариватель или парогенератор – что выбрать для дома?

Что лучше – отпариватель или парогенератор для одежды?

CHIP
Лазерные шоу Мартина Хессельмайера Лазерные шоу Мартина Хессельмайера

Яркие перформансы Мартина Хессельмайера собирают сотни зевак

Популярная механика
Всё время голоден: 7 причин, по которым ты постоянно хочешь есть Всё время голоден: 7 причин, по которым ты постоянно хочешь есть

Почему я всё время хочу есть?

Cosmopolitan
Мор, труп, май Мор, труп, май

Игорь Гулин о переиздании «Мрака твоих глаз» Ильи Масодова

Weekend
«Парень велел мне спрятаться от его друзей на кухню и не выходить» «Парень велел мне спрятаться от его друзей на кухню и не выходить»

Почему молодой человек не захотел знакомить свою девушку с друзьями?

Psychologies
Не только любовница: что такое финансовая измена и как она убивает отношения Не только любовница: что такое финансовая измена и как она убивает отношения

Ложь о том, как люди тратят деньги, может привести к проблемам в паре

Cosmopolitan
«Омолаживающие» стрижки и окрашивания: как подобрать себе прическу — гид «Омолаживающие» стрижки и окрашивания: как подобрать себе прическу — гид

Как подобрать «свою» прическу

VOICE
Как выстроить личные границы Как выстроить личные границы

Как бы выглядела ваша жизнь, если бы система личных барьеров работала идеально

GQ
Дохлая жаба и папирус: как женщины справлялись с месячными в прошлом Дохлая жаба и папирус: как женщины справлялись с месячными в прошлом

Чем бы нам пришлось пользоваться, если б мы жили в Древнем Египте

Cosmopolitan
Под другим углом: как бренд Audi переосмысливает подход к кроссоверам Под другим углом: как бренд Audi переосмысливает подход к кроссоверам

На примере нового Q5 Sportback, объясняем, как кроссовер может быть не скучным

Forbes
Эмоциональный интеллект: почему он определяет нашу жизнь Эмоциональный интеллект: почему он определяет нашу жизнь

Как устроен эмоциональный интеллект, почему развивать его никогда не поздно

РБК
Нейрохирург и чемпион по памяти назвали 5 способов лучше запоминать имена новых знакомых Нейрохирург и чемпион по памяти назвали 5 способов лучше запоминать имена новых знакомых

5 способов лучше запоминать имена от нейрохирурга и мирового чемпиона по памяти

Inc.
Кубик и Рубик. Сравнится ли Duster с Jimny на офф-роуде? Кубик и Рубик. Сравнится ли Duster с Jimny на офф-роуде?

Сравнение Renault Duster с Suzuki Jimny на первый взгляд выглядит нелогичным

4x4 Club
«Все родственники стали смотреть “Доту”». Интервью с киберспортсменами Team Spirit, которые выиграли 18 миллионов долларов «Все родственники стали смотреть “Доту”». Интервью с киберспортсменами Team Spirit, которые выиграли 18 миллионов долларов

«Сноб» поговорил с Team Spirit об их образе жизни, страхах и мечтах

СНОБ
«Всегда эксперимент». Краткий гид по российскому портвейну «Всегда эксперимент». Краткий гид по российскому портвейну

Какой портвейн достоин вашего внимания?

СНОБ
О чем не расскажут риэлторы: безопасно ли жить там, где кто-то умер? О чем не расскажут риэлторы: безопасно ли жить там, где кто-то умер?

Стоит ли избегать квартир, в которых произошла смерть?

Psychologies
Да здравствует удаленка!: 5 важных пунктов в организации работы на дому Да здравствует удаленка!: 5 важных пунктов в организации работы на дому

Что важно учесть, чтобы работа дома была эффективной?

Playboy

«Ваш ребенок не шевелится. Так бывает»

Cosmopolitan
Продать нельзя уничтожить: почему модные бренды режут и сжигают нераспроданные товары Продать нельзя уничтожить: почему модные бренды режут и сжигают нераспроданные товары

Зачем компании уничтожают остатки одежды и аксессуаров

Esquire
Подточить клыки, установить камеру: странные запросы пациентов стоматолога Подточить клыки, установить камеру: странные запросы пациентов стоматолога

Странные пожелания пациентов стоматолога

Cosmopolitan
Новый русский Гарвард. Как создать успешное профессиональное сообщество из тех, кто только учится Новый русский Гарвард. Как создать успешное профессиональное сообщество из тех, кто только учится

Зачем нужны и как создаются новые объединения учащихся в России

СНОБ
Как поставить пароль на файлы, папки, диски: 3 проверенных способа Как поставить пароль на файлы, папки, диски: 3 проверенных способа

Можно запретить другим людям доступ к отдельным файлам, папкам или даже диску

CHIP
6 токсичных представлений о любви 6 токсичных представлений о любви

Влюбившись, мы ждем, что любовь станет ответом на все вопросы

Psychologies
Стас Круглицкий: «Я не политик, мне нечего волноваться» Стас Круглицкий: «Я не политик, мне нечего волноваться»

Блогер Стас Круглицкий рассказал о том, планирует ли он стать музыкантом

ЖАРА Magazine
Археологи уточнили время создания подземного святилища в Игнатиевской пещере Археологи уточнили время создания подземного святилища в Игнатиевской пещере

Древние люди занимались в Игнатиевской пещере наскальной живописью

N+1
«Уходите, вы плохие»: почему сервис онлайн-психотерапии расстался со 100 психологами «Уходите, вы плохие»: почему сервис онлайн-психотерапии расстался со 100 психологами

Сервис онлайн-психотерапии Zigmund.Online радикально проредил персонал

Forbes
15 мыслей Игоря Бутмана 15 мыслей Игоря Бутмана

Игорь Бутман — о возрасте, тишине, кино и Моргенштерне

GQ
Автора! Автора!

Старые добрые сценаристы тихо плачут в сторонке — за дело берутся нейросети

GQ
Талисман: как правильно выбрать камень, который принесет тебе удачу? Талисман: как правильно выбрать камень, который принесет тебе удачу?

Как выбрать камень, который подойдет именно тебе?

Cosmopolitan
Открыть в приложении