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

Что говорят о нас отношения с деньгами Что говорят о нас отношения с деньгами

По тому, как человек относится к деньгам, можно определить его образ мышления

Psychologies
Кто первым узнал, что вы сделали прошлым летом Кто первым узнал, что вы сделали прошлым летом

Судьба создательницы первых подростковых триллеров и ее главного романа

Weekend
Как выжить в тюрьме: советы звезд из-за решетки Как выжить в тюрьме: советы звезд из-за решетки

Рекомендации знаменитостей, оказавшихся за решеткой

Maxim
Мифические создания, существовавшие на самом деле Мифические создания, существовавшие на самом деле

В каждом мифе есть исторический факт

Maxim
Как «запрограммировать» себя на легкую беременность и роды Как «запрограммировать» себя на легкую беременность и роды

Как «настроить» мозг на идеальную беременность?

Psychologies
За пределами Нью-Йорка: сериалы, которые рассказывают о настоящей Америке За пределами Нью-Йорка: сериалы, которые рассказывают о настоящей Америке

Самые интересные сериалы про американскую глубинку

Cosmopolitan
Мистическая Москва: 5 самых таинственных и пугающих легенд о столице Мистическая Москва: 5 самых таинственных и пугающих легенд о столице

Пугающие истории Москвы

Playboy
Паразиты под прикрытием: 3 типа мужчин, которые питаются твоей самооценкой Паразиты под прикрытием: 3 типа мужчин, которые питаются твоей самооценкой

Типы мужчин-абьюзеров, которые испортят твою самооценку

Cosmopolitan
Фрагменты Врубеля Фрагменты Врубеля

Путеводитель по самой большой выставке художника за последние 65 лет

Weekend
Гвоздь, или Еще одна загадка человеческого мозга Гвоздь, или Еще одна загадка человеческого мозга

Жизнь Леши разделилась на до и после того, как ему исполнилось пять лет

СНОБ
Соединить экологию с экономикой Соединить экологию с экономикой

Как принципы ESG могут изменить современное производство

РБК
Социальный заказ Социальный заказ

Две студентки МИФИ превратили увлечение волонтерством в ESG-агентство You Social

Forbes
Модель помогла матери сбежать из тюрьмы, отвлекая охранника «голым» платьем Модель помогла матери сбежать из тюрьмы, отвлекая охранника «голым» платьем

Инстадива в откровенном наряде помогла бежать из тюрьмы своей матери

Cosmopolitan
10 причин, по которым кнопочные телефоны все еще актуальны 10 причин, по которым кнопочные телефоны все еще актуальны

Старомодные телефоны всe еще пользуются популярностью

Популярная механика
Блеск и нищета Блеск и нищета

Что мы делаем с деньгами, а они с нами?

Psychologies
Как устроена машина для обработки самолётов антиобледенителем Как устроена машина для обработки самолётов антиобледенителем

Как управляют машинами, которые обрабатывают крылья авиалайнеров

Популярная механика
Украшаем дом к праздникам: 90 отличных идей новогоднего декора Украшаем дом к праздникам: 90 отличных идей новогоднего декора

Создать волшебное настроение не так уже сложно и затратно, как может показаться

Cosmopolitan
6 известных пирамид, кроме египетских 6 известных пирамид, кроме египетских

Пирамиды есть даже в России, правда, без фараонов внутри

Maxim
5 законов США, которые нам не понять 5 законов США, которые нам не понять

Необычные запреты в США, которые действуют в США много лет

Playboy
«Вдруг узнают, кто я…»: Елена Вигдорова — о детях врагов народа и книге Нелли Морозовой «Вдруг узнают, кто я…»: Елена Вигдорова — о детях врагов народа и книге Нелли Морозовой

Предисловие к книге Нелли Морозовой «Мое пристрастие к Диккенсу»

Arzamas
5 фильмов, где зло победило добро 5 фильмов, где зло победило добро

Смотрим фильмы, где злые силы восторжествовали. И сделали это с размахом

GQ
«Я забеременела в 13 и родила». Девушка похвасталась опытом раннего материнства «Я забеременела в 13 и родила». Девушка похвасталась опытом раннего материнства

Тиктокерша по имени Габи похвасталась в Сети тем, что впервые стала мамой в 13

Cosmopolitan
«Японский бизнес очень консервативен» «Японский бизнес очень консервативен»

Ирина Зеленцова рассказывает, в чем специфика работы в японской компании

Эксперт
Обзор поколений Toyota Prius Обзор поколений Toyota Prius

Все тонкости Toyota Prius

Популярная механика
Толстеть или худеть: как вес влияет на женское здоровье – объясняет гинеколог Толстеть или худеть: как вес влияет на женское здоровье – объясняет гинеколог

Так ли важно женщине следить за килограммами?

Cosmopolitan
«Воздушные ворота Ленинграда»: как строился аэровокзал «Пулково» — модернистское здание 70-х, получившее в народе прозвище «пять стаканов» «Воздушные ворота Ленинграда»: как строился аэровокзал «Пулково» — модернистское здание 70-х, получившее в народе прозвище «пять стаканов»

Отрывок из книги «Ленинград: архитектура советского модернизма. 1955−1991»

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

Как сбросить энергетический мусор и настроиться на позитивную волну

Psychologies
3 неявных признака того, что перед вами нарцисс 3 неявных признака того, что перед вами нарцисс

Люди с нарциссическими чертами редко осознают, что с ними что-то не так

Psychologies
Вокалиста Therr Maitz Виктория Жук: «Есть планы записать сольный сборник» Вокалиста Therr Maitz Виктория Жук: «Есть планы записать сольный сборник»

Виктория ЖУк — как создаются новые аранжировки для популярных треков

Cosmopolitan
Как перестать беспокоиться о том, что думают другие Как перестать беспокоиться о том, что думают другие

Как перестать волноваться из-за мнений окружающих по поводу вашей персоны

Psychologies
Открыть в приложении