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

Секстинг вместо секса Секстинг вместо секса

Не секстинг виноват в том, что исследователи называют кризисом секса

Playboy
Гоша Куценко – об «Инсомнии», гипнозе, цензуре и российском кино Гоша Куценко – об «Инсомнии», гипнозе, цензуре и российском кино

Гоша Куценко об «Инсомнии» и о соперничестве с зарубежными фильмами

GQ
Спортсменки года: Дина и Арина Аверины Спортсменки года: Дина и Арина Аверины

Гимнастки заняли второе и четвертое места, но для зрителей они — номер один

Glamour
Разнообразие как ключ к счастливой и осмысленной жизни Разнообразие как ключ к счастливой и осмысленной жизни

Говорят, разнообразие придает жизни вкус. Но что конкретно мы можем сделать?

Psychologies
Скучно не будет: 7 оригинальных идей для тематической вечеринки Скучно не будет: 7 оригинальных идей для тематической вечеринки

Список идей для яркой и незаезженной тематической вечеринки

Playboy
Скорпион или Дева: самый милый знак зодиака среди женщин Скорпион или Дева: самый милый знак зодиака среди женщин

Какой знак зодиака самый милый у женщин

Cosmopolitan
Как пользоваться посудомоечной машиной: инструкция для новичков Как пользоваться посудомоечной машиной: инструкция для новичков

Как пользоваться посудомойкой и обеспечить ей правильный уход

CHIP
Как заговорить об измене Как заговорить об измене

Как корректно рассказать об измене?

GQ
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
10 знаменитых изобретений, пришедших из неожиданных мест 10 знаменитых изобретений, пришедших из неожиданных мест

В какой точке земного шара был открыт кинематограф, «флешки» и туалетная бумага?

Популярная механика
Татьяна Доронина. Королева Лир Татьяна Доронина. Королева Лир

Московские театральные события напоминают мыльную оперу или индийскую мелодраму

СНОБ
Модный оракул Модный оракул

Выясняем, каково это — быть гуру стиля для нескольких поколений

Glamour
Как мужчине снимать нюдсы? Как мужчине снимать нюдсы?

Как снять идеальное «голое селфи»?

Maxim
«Я не знаю, кто такой Юра Борисов, — в этом весь прикол» «Я не знаю, кто такой Юра Борисов, — в этом весь прикол»

Юра Борисов о фильмах «Бык», «Брат» и «Купе номер 6»

Weekend
Лыжи, природные арки и икра морских ежей: 20 вещей, которые нужно сделать на Сахалине Лыжи, природные арки и икра морских ежей: 20 вещей, которые нужно сделать на Сахалине

Сценариев покорения Сахалина миллион, но мы продегустировали его на свой лад

Playboy
Когда на Руси появились пряники? Когда на Руси появились пряники?

Выпечка, похожая на пряники, появилась на Руси примерно в IX веке

Культура.РФ
«Чудо-пластыри»: эксперт рассказал, как тейпы подтягивают лицо и тело «Чудо-пластыри»: эксперт рассказал, как тейпы подтягивают лицо и тело

Что нам известно о тейпах для лица и тела?

Cosmopolitan
Почему Василий Лановой три раза отказывался от роли в «Офицерах»? Почему Василий Лановой три раза отказывался от роли в «Офицерах»?

Василий Лановой признался, что три раза отказывался от съёмок в «Офицерах».

Cosmopolitan
Почему Стинг, Элтон Джон и Джеки Чан лишили детей наследства? Почему Стинг, Элтон Джон и Джеки Чан лишили детей наследства?

Эти знаменитости считают, что деньги испортят их наследников

Cosmopolitan
Деньги зумеров: кто больше всех зарабатывает на рекламе в YouTube Деньги зумеров: кто больше всех зарабатывает на рекламе в YouTube

Сколько стоит реклама в крупных YouTube-каналах, какие факторы влияют на цену?

Forbes
Как эйджизм мешает молодым строить карьеру Как эйджизм мешает молодым строить карьеру

Какие различия между поколениями — лишь мифы, а какие действительно существуют?

Psychologies
Анна Седокова: «Я обвиняла себя в том, что рожала детей от разных мужчин!» Анна Седокова: «Я обвиняла себя в том, что рожала детей от разных мужчин!»

Певица Анна Седокова рассказала о причинах драматичных переживаний в жизни

Cosmopolitan
Декольте, бархат, роскошные ноги: что нужно знать о стиле красавицы Шейлин Вудли Декольте, бархат, роскошные ноги: что нужно знать о стиле красавицы Шейлин Вудли

10 самых ярких образов Шейлин Вудли, в которых она выходила в свет

Cosmopolitan
Неочевидные театральные профессии: кто на самом деле стоит за созданием спектаклей Неочевидные театральные профессии: кто на самом деле стоит за созданием спектаклей

Чем занимаются бутафоры, пострижеры, механики сцены и другие люди в театре

GQ
Природную ДНК превратили в устойчивый биопластик Природную ДНК превратили в устойчивый биопластик

Химики разраболи устойчивый биопластик на основе природной ДНК

N+1
5 советов, чтобы есть, не толстея 5 советов, чтобы есть, не толстея

Простой способ есть, не набирая лишний вес даже в праздники

Psychologies
Алкоголизм в наследство: как семейные сценарии влияют на зависимость Алкоголизм в наследство: как семейные сценарии влияют на зависимость

Как связан алкоголизм с наследственностью

Psychologies
Бьюти-эволюция Светланы Бондарчук: от неизвестной модели до светской дивы Бьюти-эволюция Светланы Бондарчук: от неизвестной модели до светской дивы

Светлана Бондарчук - неизменная героиня российской светской хроники

Cosmopolitan
Песнь Адель: гид по жизни и творчеству певицы от А до Я Песнь Адель: гид по жизни и творчеству певицы от А до Я

Личность и карьера Адель от А до Я

Esquire
О сложностях материнства, романе с Гарри и не только: новое интервью Меган Маркл О сложностях материнства, романе с Гарри и не только: новое интервью Меган Маркл

Меган Маркл пришла в студию к Эллен Дедженерес

Cosmopolitan
Открыть в приложении