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

Как пробежать марафон. Инструкция Как пробежать марафон. Инструкция

Бывший спецназовец рассказывает, что делать, если вы захотели пробежать марафон

РБК
Стрижка «веник»: что мы знаем о горячем hair-тренде этой зимы Стрижка «веник»: что мы знаем о горячем hair-тренде этой зимы

Чем прическа «веник» отличается от классического боба

Cosmopolitan
Углекислый газ выступил катализатором получения амидов Углекислый газ выступил катализатором получения амидов

Ученые предложили экологичный и дешевый метод переамидирования

N+1
Как заплатить фрилансеру: десять сервисов Как заплатить фрилансеру: десять сервисов

Как можно упростить работу с фрилансерами, хоть и не бесплатно

VC.RU
Спи, не бойся Спи, не бойся

Чего обычно боятся и мужчины, и женщины в сексе и как себя успокоить?

Cosmopolitan
Виргинский опоссум Виргинский опоссум

Подкупить опоссума можно только уважением, терпением и любовью. И едой, конечно

Weekend
Избавиться от стресса: что такое энергетический детокс? Избавиться от стресса: что такое энергетический детокс?

Как сбросить энергетический мусор и настроиться на позитивную волну

Psychologies
Это Элви Рэй Смит: он мечтал создать анимационный фильм на компьютере, соосновал Pixar, но ушёл из компании из-за Джобса Это Элви Рэй Смит: он мечтал создать анимационный фильм на компьютере, соосновал Pixar, но ушёл из компании из-за Джобса

Элви Рэй Смит убеждал всех, что за компьютерной графикой будущее

VC.RU
Как и зачем нужно регулировать новые экосистемы: советы Банку России Как и зачем нужно регулировать новые экосистемы: советы Банку России

Цифровые экосистемы играют все большую роль в новой экономике

Forbes
Как это вынести: кто хоронит Ленина в российском YouTube Как это вынести: кто хоронит Ленина в российском YouTube

На чьи деньги автор «Расстанного проезда 3» выносит вождя революции из мавзолея

Forbes
Палеогенетики впервые извлекли человеческую ДНК из кальцита Палеогенетики впервые извлекли человеческую ДНК из кальцита

Палеогенетикам впервые удалось выделить древнюю ДНК человека из кальцита

N+1
В Австрии обнаружили следы рудокопов кельтского и римского периодов В Австрии обнаружили следы рудокопов кельтского и римского периодов

Добыча металлов в долине Монтафон началась в III–II веках до нашей эры

N+1
Кейт Миддлтон показала, как модно носить яркое пальто — учись у герцогини Кейт Миддлтон показала, как модно носить яркое пальто — учись у герцогини

Пальто классического кроя — основа зимнего гардероба Кейт Миддлтон

Cosmopolitan
8 необычных мужских эрогенных зон 8 необычных мужских эрогенных зон

Рассказываем о чувствительных зонах мужчин

Psychologies
Зелёный свет Зелёный свет

Как «Светофор» положил начало гонке дискаунтеров

РБК
Великолепная тридцатка и вратарь Великолепная тридцатка и вратарь

Владимир Зеленский — о перевороте и о захвате

СНОБ
Что вызвало самое первое массовое вымирание на Земле: мнение ученых Что вызвало самое первое массовое вымирание на Земле: мнение ученых

Самое первое вымирание длилось от полумиллиона до двух миллионов лет

Популярная механика
Карта Сан-Франциско на шести кассетах: чем пользовались водители для навигации до GPS Карта Сан-Франциско на шести кассетах: чем пользовались водители для навигации до GPS

Краткая история первых навигационных систем — в пересказе Ars Technica

VC.RU
Мириам Сехон: «Договориться о том, что для нас «Солярис» сегодня, оказалось непросто» Мириам Сехон: «Договориться о том, что для нас «Солярис» сегодня, оказалось непросто»

Мириам Сехон — о спектакле Solaris и виртуальной реальности

Grazia
Почему телефон быстро разряжается на морозе? Почему телефон быстро разряжается на морозе?

Аккумулятор — почти всегда самое уязвимое место современных мобильных телефонов

Cosmopolitan
«Мне хотелось отомстить»: как прошлые отношения мешают строить личную жизнь «Мне хотелось отомстить»: как прошлые отношения мешают строить личную жизнь

Как следует проживать травматичный опыт отношений?

Psychologies
Минералка без газа и кофе с маслом: что пить на интервальном голодании Минералка без газа и кофе с маслом: что пить на интервальном голодании

Можно ли пить и что именно во время интервального голодания?

Cosmopolitan
«Я впервые поцеловалась в 9 лет»: Ани Лорак раскрыла секреты личной жизни «Я впервые поцеловалась в 9 лет»: Ани Лорак раскрыла секреты личной жизни

Ани Лорак поделилась откровениями об отношениях с мужчинами

Cosmopolitan
В каких продуктах много витамина D В каких продуктах много витамина D

Как дефицит витамина D можно восполнить с помощью рациона

РБК
Главный по тарелочкам: почему Санкт-Петербург называют гастрономической столицей Главный по тарелочкам: почему Санкт-Петербург называют гастрономической столицей

Какой город можно считать важнейшим для ресторанной индустрии в стране

Forbes
Непутевые заметки: Уэс Андерсон от А до Я. Письма, сладости, Хичкок Непутевые заметки: Уэс Андерсон от А до Я. Письма, сладости, Хичкок

Путеводитель по мелочам из фильмов Уэса Андерсона

Esquire
Подавленные эмоции: почему они мешают жить и как с этим справиться Подавленные эмоции: почему они мешают жить и как с этим справиться

Подавленные эмоции — это настоящий ящик Пандоры

СНОБ
Огневые точки Огневые точки

Используя любую возможность собраться, герои «Татлера» протоптали новые маршруты

Tatler
Главное терпение: как проходят самые долгие эксперименты в истории Главное терпение: как проходят самые долгие эксперименты в истории

Опыт с капающей смолой продолжается уже почти столетие

Популярная механика
Николай Цискаридзе: те, кого он любил Николай Цискаридзе: те, кого он любил

Николай Цискаридзе — талант, влюбленность в искусство и бойцовский характер

СНОБ
Открыть в приложении