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

Наполеон: в императоры из республиканца Наполеон: в императоры из республиканца

Диктатура Наполеона слишком изменила и страну, и народ

Дилетант
Австралийский мист Австралийский мист

Не все, что живет в Австралии, так и норовит нас убить

Weekend
Российские физики обобщили адиабатическую теорему на случай ненулевой температуры Российские физики обобщили адиабатическую теорему на случай ненулевой температуры

Адиабатические системы работают лучше в случаях ненулевой температуры

N+1
Как может работать «налог на миллиардеров», из-за которого Маск задумал продать 10% своих акций Tesla Как может работать «налог на миллиардеров», из-за которого Маск задумал продать 10% своих акций Tesla

Как миллиардеры в США пытаются обойти налоговый кодекс

VC.RU
Начистоту: новые фото Навки, Бузовой, Бони и других звезд без макияжа и ретуши Начистоту: новые фото Навки, Бузовой, Бони и других звезд без макияжа и ретуши

Смотреть на фото звезд без макияжа всегда безумно интересно!

Cosmopolitan
В подвале чешского дома обнаружили братскую могилу с жертвами битвы под Аустерлицем В подвале чешского дома обнаружили братскую могилу с жертвами битвы под Аустерлицем

Чешские ученые исследовали останки жертв битвы под Аустерлицем

N+1
«Я не в ресурсе»: 7 простых способов это исправить «Я не в ресурсе»: 7 простых способов это исправить

Как восполнить свой энергетический заряд, чтобы «быть в ресурсе»?

Psychologies
Спектр масс черных дыр объяснили расширением Вселенной Спектр масс черных дыр объяснили расширением Вселенной

Рост массы черных дыр позволяет согласовать данные наблюдений с теорией

N+1
Не .G единой Не .G единой

Главные буквы алфавита сексуального удовольствия

Playboy
Сёстры Кривошляповы: страшная судьба первых сиамских близнецов в СССР Сёстры Кривошляповы: страшная судьба первых сиамских близнецов в СССР

Сестры Кривошляповы прожили рекордно долгую для сиамских близнецов жизнь

VOICE
Как не потратить все деньги на импульсивные покупки Как не потратить все деньги на импульсивные покупки

Черная пятница – это замечательно, но не когда вы потратили все до копейки

GQ
Победа Ливерпуля Победа Ливерпуля

Как актриса Джоди Комер добилась успеха

Glamour
«Просвещение продолжается: В защиту разума, науки, гуманизма и прогресса» «Просвещение продолжается: В защиту разума, науки, гуманизма и прогресса»

Отрывок из книги Стивена Пинкера о достижениях человечества в борьбе с болезнями

N+1
Яичная диета: похудеть, но не закукарекать Яичная диета: похудеть, но не закукарекать

Как безопасно худеть на яйцах?

Cosmopolitan
Изменение климата сократило срок службы водохранилищ в высокогорной Азии Изменение климата сократило срок службы водохранилищ в высокогорной Азии

Тающие ледники размывают породу в горах и приносят больше осадка

N+1
Стажировка у дьявола Стажировка у дьявола

Как мир моды и глянца заслужил свою демоническую славу

Vogue
Не заметить сложно: 6 очевидных признаков, что у тебя язва желудка Не заметить сложно: 6 очевидных признаков, что у тебя язва желудка

Любая ли боль в животе указывает на язву и как распознать, что это именно она?

Cosmopolitan
Такая разная головная боль Такая разная головная боль

Головная боль, или цефалгия – самый распространенный симптом на планете

Здоровье
Дэвид Гордон Грин —  о фильме «Хэллоуин убивает» и трэшовом насилии Майка Майерса Дэвид Гордон Грин —  о фильме «Хэллоуин убивает» и трэшовом насилии Майка Майерса

Дэвид Гордон Грин — кто сыграл бы маньяка Майкла Майерса без маски?

GQ
Физики обнаружили аномалии в распаде ультрахолодных молекул NaK и NaRb Физики обнаружили аномалии в распаде ультрахолодных молекул NaK и NaRb

Новый эксперимент с молекулами потребует пересмотра квантово-химических моделей

N+1
Уже рядом: 5 отличных книг о будущем Уже рядом: 5 отличных книг о будущем

Подборка книг, которая поможет узнать, что будет с человечеством завтра

Популярная механика
Наталия Мещанинова — о праве на «не хочу» и спасении в стендапе Наталия Мещанинова — о праве на «не хочу» и спасении в стендапе

Режиссер и сценарист сериала «Пингвины моей мамы» — Наталия Мещанинова

РБК
Peugeot Traveller 4х4. Проще сделать самому Peugeot Traveller 4х4. Проще сделать самому

Peugeot Traveller 4х4 — микроавтобус для приключений и дальних странствий

4x4 Club
Как запустить стартап без денег (пошаговая инструкция) Как запустить стартап без денег (пошаговая инструкция)

Можно ли построить полноценный бизнес без денег?

Inc.
Как мы решили начать все сначала и почему не удалось: две истории Как мы решили начать все сначала и почему не удалось: две истории

Наши герои, отношения которых сложились по-разному

Psychologies
Жиросжигающие продукты: список для похудения Жиросжигающие продукты: список для похудения

Узнай, какая еда растопит жир!

Cosmopolitan
Мой разумный бодипозитив Мой разумный бодипозитив

Асти, солистка Artik & Asti, – о ЗОЖ, заботе о себе и принятии собственного тела

Домашний Очаг
Кто виноват в ДТП? Видео вызвало споры в соцсетях (в ГИБДД все объяснили) Кто виноват в ДТП? Видео вызвало споры в соцсетях (в ГИБДД все объяснили)

Кто нарушил правила дорожного движения и кто виноват в этой аварии?

РБК
Как выбирать зимнюю резину и почему шипы — прошлый век и отстой Как выбирать зимнюю резину и почему шипы — прошлый век и отстой

Если ты намерен купить новые покрышки, помни о реальности и теории вероятностей

Maxim
«Мы прекрасно знаем, сколько дипфейков наводнило интернет». Почему «Единая Россия» проголосовала против расследования изнасилований в колониях «Мы прекрасно знаем, сколько дипфейков наводнило интернет». Почему «Единая Россия» проголосовала против расследования изнасилований в колониях

Интервью с зампредседателя комитета ГД по безопасности — о проверке пыток

СНОБ
Открыть в приложении