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

Кодекс Вселенной Кодекс Вселенной

Какие земные или внеземные законы должны действовать за пределами нашей планеты?

Вокруг света
Кто такая Анна Сорокина: русская лжемиллионерша, обманувшая американскую элиту Кто такая Анна Сорокина: русская лжемиллионерша, обманувшая американскую элиту

В основу сериала легла реальная история русской мошенницы Анны Сорокиной

Cosmopolitan
Совпадений нет Совпадений нет

Достичь гармонии реально – если оба партнера постараются

Cosmopolitan
«Вширь и вверх: как облачная телефония помогает бизнесу расти не только географически, но и финансово» «Вширь и вверх: как облачная телефония помогает бизнесу расти не только географически, но и финансово»

Как облачная телефония влияет на бизнес?

Inc.
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
Татьяна Доронина. Королева Лир Татьяна Доронина. Королева Лир

Московские театральные события напоминают мыльную оперу или индийскую мелодраму

СНОБ
Путеводитель по женской груди: 45 фактов о двух аргументах Путеводитель по женской груди: 45 фактов о двух аргументах

Научный мир по нашей просьбе бросился на изучение женской груди

Maxim
8 занимательных физических опытов для школьников: как полюбить науку 8 занимательных физических опытов для школьников: как полюбить науку

Первые уроки химии, физики — и первые научные шалости

Популярная механика
Здоровый перекус: Что есть, чтобы не набирать вес Здоровый перекус: Что есть, чтобы не набирать вес

Что можно съесть на бегу, не беспокоясь при этом о фигуре?

Лиза
10 лучших программ для создания анимации на компьютере 10 лучших программ для создания анимации на компьютере

Какая программа для создания анимации подойдет именно вам?

CHIP
Лубянская машина времени. Почему наследники Дзержинского решили ликвидировать «Мемориал»* Лубянская машина времени. Почему наследники Дзержинского решили ликвидировать «Мемориал»*

Россию невозможно вернуть в эпоху «самого вкусного в мире мороженого»

СНОБ
Почему мы забываем, зачем шли в другую комнату: дело не в возрасте или усталости Почему мы забываем, зачем шли в другую комнату: дело не в возрасте или усталости

С тобой бывало такое — заходишь на кухню и не понимаешь зачем?

Cosmopolitan
Вредны ли шампуни с сульфатами в составе Вредны ли шампуни с сульфатами в составе

Действительно ли безсульфатные шампуни безопасны для волос?

Популярная механика
Говори или проиграешь: как убедить любого в чем угодно — советы бывшего секретного агента Говори или проиграешь: как убедить любого в чем угодно — советы бывшего секретного агента

Отрывок из книги Эви Пумпурас о том, как научиться убеждать

Inc.
TikTok, рэп-баттлы и свобода слова. Как супружеская пара учителей из Тулы меняет отношение детей к школе TikTok, рэп-баттлы и свобода слова. Как супружеская пара учителей из Тулы меняет отношение детей к школе

Учителя — о том, как найти общий язык с учениками и чем заинтересовать детей

СНОБ
Пещерным медведям приглянулась для зимовки неандертальская стоянка в Польше Пещерным медведям приглянулась для зимовки неандертальская стоянка в Польше

Неандертальцы собирали рога и кости животных

N+1
Жизнь без генома: что такое прионы Жизнь без генома: что такое прионы

Возможна ли жизнь без генома?

Популярная механика
Под фермерским полем нашли римскую мозаику битвы между Ахиллом и Гектором Под фермерским полем нашли римскую мозаику битвы между Ахиллом и Гектором

Плитка находилась на полу комнаты в древнеримской вилле III–IV веков нашей эры

N+1
Особенности потусторонней охоты Особенности потусторонней охоты

«Охотники за привидениями: Наследники»: полтергейст 80-х как живой

Weekend
«Мать выгнала меня из дома. А теперь ждет, что я стану ухаживать за ней» «Мать выгнала меня из дома. А теперь ждет, что я стану ухаживать за ней»

Обязаны ли взрослые дети помогать родителям?

Psychologies
Бить за чизбургер — плохо, бить чизбургером — приемлемо: как учёные обучают искусственный интеллект этическим нормам Бить за чизбургер — плохо, бить чизбургером — приемлемо: как учёные обучают искусственный интеллект этическим нормам

О трудностях обучения роботов

VC.RU
«Если бы ты меня любил!»: как партнер манипулирует вами «Если бы ты меня любил!»: как партнер манипулирует вами

Бывало ли у вас чувство, что с вашими отношениями что-то не так?

Psychologies
11 возможных причин того, что вы все еще одна 11 возможных причин того, что вы все еще одна

У того, что вы пока не в отношениях, есть весомая причина

Psychologies
Дедвлей, Намибия Дедвлей, Намибия

Пятачок, на котором встретились сразу несколько природных аномалий и подружились

Maxim
Почему принимать лекарства с истекшим сроком годности опасно Почему принимать лекарства с истекшим сроком годности опасно

Что делать когда у лекарства истек срок годности, а оно еще не израсходовано?

Популярная механика
Сценарий, написанный жизнью Сценарий, написанный жизнью

Иной раз жизнь выдаёт такие «коленца», что сценаристам остаётся лишь записывать

Дилетант
Физики создали ткань с асимметричной терморегуляцией Физики создали ткань с асимметричной терморегуляцией

Созданная физиками ткань согревает или охлаждает в зависимости от стороны

N+1
Четыре способа понять, что вы мыслите слишком узко Четыре способа понять, что вы мыслите слишком узко

Системное мышление дает возможность посмотреть на ситуацию шире

Inc.
Мария Куликова: «Никто никогда не узнает обо мне всей правды» Мария Куликова: «Никто никогда не узнает обо мне всей правды»

Мы постоянно меняемся: то открыты для внешнего мира, то, наоборот, закрываемся

Караван историй
Где пролегают границы в здоровых отношениях и как их строить Где пролегают границы в здоровых отношениях и как их строить

Нам нужно учиться выстраивать границы в отношениях. Это непросто, но возможно

Psychologies
Открыть в приложении