Искусственный интеллект и медицина: это преувеличено?

Искусственный интеллект и медицина: это преувеличено?

Источник · Перевод автора

Искусственный интеллект (ИИ) рассматривается как возможная серебряная пуля для медицины и здравоохранения. Но может ли ИИ действительно преобразовать эти сферы? Ответ не в краткосрочной перспективе, но очень вероятно в долгосрочной перспективе.

Прямо сейчас миллиарды долларов инвестируются в исследования ИИ для медицины, медицинской биологии и здравоохранения. Неудивительно, почему на волнах множества сенсационных заголовков в СМИ мы все больше и больше заинтриговываемся о том, какие результаты это может принести.

Машинное обучение, глубокое обучение, нейронные сети … основные направления ИИ, которые все чаще находят свое практическое применение в создании систем обработки данных и автоматической диагностики заболеваний, в разработке новых лекарств на основе моделирования, а также в разработке систем для анализа различных типов биомаркеров. Но действительно ли это выполнимо?

Некоторые из них витают в ажиотаже и доставляют, а некоторые в доставке оказываются ложной надеждой. Итак, где искусственный интеллект падает в отношении медицины?

Ex Medica: Пути ИИ действительно влияют на медицинскую сферу

Для большинства из нас ИИ является технологическим чудотворцем и, естественно, он оказался в центре шумихи. Он оказался в центре внимания как последняя революция в медицине для решения различных проблем (или притворяется, что применил ее?).

Итак, ИИ и медицина: величайший обман или надежда? Давайте рассмотрим краткое изложение всех последних движений, которые помогут ответить на этот вопрос.

Онкологические заболевания

Успешное лечение рака в первую очередь зависит от их своевременной диагностики, поэтому исследования в этой области очень актуальны. Вот наиболее значительный вклад ИИ в диагностику и лечение рака:

  • Исследователи из Google представили Микроскоп дополненной реальности на ежегодной конференции Американской ассоциации исследований рака, AACR. В результате тестирования прототип научился распознавать метастазы в лимфатические узлы с вероятностью 0,98 и рак предстательной железы с вероятностью 0,96, то есть с точностью 98 и 96 процентов соответственно.
  • Китайская технологическая корпорация Baidu разработала систему искусственного интеллекта для диагностики рака, а также для оценки возможного развития заболевания в будущем пациента.
  • Higia Technologies разработала EVA – вставку биосенсора в бюстгальтер, которая термически считывает данные, которые впоследствии передаются через приложение Bluetooth, и ИИ анализирует результаты, чтобы предоставить пользователю оценку.
  • Ученые из Университета Осаки представили систему, которая может обнаруживать различные типы раковых клеток путем сканирования изображений, полученных с помощью микрофотографий, с точностью, превышающей возможности человека.

Анализируя эти достижения, можно надеяться, что стабильные, полностью финансируемые исследования, использование новейшего медицинского оборудования и, самое главное, передовая технология искусственного интеллекта помогут приблизить победу над этой ужасной болезнью.

Сердечно-сосудистые заболевания

ИИ-разработки в области сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) не менее перспективны. В настоящее время ИИ впечатляет своими результатами в прогнозировании и лечении сердечно-сосудистых патологий и полностью оправдывает значительные финансовые ресурсы, вложенные в него. Вот основные движения, на которые стоит обратить внимание:

  • Немецкие инженеры Nils Strodthoff и Claas Strodthof разработали нейронную сеть, которая может обнаруживать признаки инфаркта миокарда. Они предоставили алгоритм, который работает непосредственно с данными ЭКГ без какой-либо предварительной обработки и исследует критерии его решения.
  • Команда Института биоинженерии Университета Окленда создала виртуальное трехмерное сердце, которое может обеспечить огромный прорыв в лечении наиболее распространенного нарушения сердечного ритма, фибрилляции предсердий (ФП).

Конечно, это далеко не полный список достижений. В целом, за последние годы инженеры и ученые достигли довольно хороших результатов в диагностике и лечении ССЗ. На самом деле, своевременное выявление инфаркта миокарда и других серьезных заболеваний сердца может спасти сотни тысяч жизней. Следовательно, исследования ИИ в этой области очень важны.

Нейробиология

Как наука о нервной системе и мозге, нейробиология является довольно новым направлением в медицине, но она уже нашла широкое применение во многих направлениях. Использование ИИ здесь представляется оправданным и неоценимым, и кропотливая работа по созданию новых разработок за последний год говорит об этом. Просто ознакомьтесь с наиболее значительными достижениями:

Подводя итог, можно сказать, что достижения ИИ в нейробиологии имеют небольшое, но практическое значение. Будем надеяться, что создание суперкомпьютера SpiNNaker очень скоро порадует нас великолепными достижениями.

  • Группа ученых из Стэнфордского университета разработала трехмерную сверточную нейронную сеть (3D-CNN) для диагностики болезни Альцгеймера, ее продромальной стадии, слабого когнитивного нарушения (MCI) с использованием изображений МРТ. Исследование выявило область гиппокампа в мозге, которая имеет решающее значение для диагностики болезни Альцгеймера.
  • Исследователи из Манчестерского университета создали суперкомпьютер SpiNNaker «Человеческий мозг» с 1 миллионом процессоров (архитектура Spiking Neural Network), который позволяет моделировать высокоуровневую обработку в реальном времени в ряде изолированных мозговых сетей. Он также моделировал область мозга, называемую базальными ганглиями – область, пораженную болезнью Паркинсона, что означает огромный потенциал для неврологических прорывов в науке, таких как фармацевтические испытания.
  • Компания MaxQ AI включила систему Accipio Ix, которая способна обнаруживать внутричерепное и внутримозговое кровотечение с помощью КТ без контраста. Эта программа может быть легко интегрирована в томограф и систему PACS с использованием промышленного стандарта DICOM.

Предсказания и диагностика заболеваний

Без сомнения, успешное прогнозирование таких серьезных заболеваний, как рак и сердечно-сосудистые заболевания может значительно увеличить процент выживания человека. В этой области одним из наиболее интересных и важных разработок, основанных на искусственном интеллекте, является алгоритм, представленный исследователями из Ноттингемского университета, который способен анализировать состояние пациента и прогнозировать смерть.

Помимо оценки риска смерти, эта технология помогает строить различные варианты лечения пациентов, определять период пребывания в стационаре, вероятность повторных посещений врачей, обрабатывать данные пациента, такие как записи врачей в медицинских записях. Кроме того, нейронная сеть анализирует доступную информацию и дает ее оценку, делая выводы быстрее и точнее всех существующих технологий.

Другим достижением, заслуживающим внимания, является алгоритм, который учится определять, просыпаются ли пациенты от комы. Алгоритм искусственного интеллекта, разработанный Китайской академией наук и больницей общего профиля PLA в Пекине, анализирует МРТ-сканирование головного мозга пациента, чтобы определить, как кровь течет в различные области мозга, а также информацию, предоставленную врачами, например, возраст пациента, как долго они теряют сознание и причину комы, а потом ставят ее диагноз.

Разработка лекарств

Особенно важным направлением в медицине является поиск и создание лекарств. Алгоритмы машинного обучения приходят на помощь в поиске новых соединений и анализе химических реакций. Одним из наиболее перспективных исследований является система, разработанная учеными из Университета Глазго, которая отслеживает вещества, которые возникают в ходе реакции и исчезают с использованием методов инфракрасной спектроскопии, основанных на ядерном магнитном резонансе, в режиме реального времени.

Более того, группа ученых из Стэнфордского университета разработала систему, основанную на искусственном интеллекте, которая может анализировать взаимодействие двух лекарств. На данный момент система анализирует взаимодействие не более двух препаратов, но ученые ожидают, что в будущем они расширятся до более сложных комбинаций препаратов.

Интересным проектом является новая стратегия конструирования молекул с целевыми свойствами, названная ReLeaSE (Reinforcement Learning for Structural Evolution), представленная американскими исследователями. Алгоритм по качеству сопоставим с другими средствами химического моделирования и позволяет, например, прогнозировать коэффициент распределения молекулы в системе октанол / вода с точностью до 91%.

Тестирование на животных

ИИ приближается к замене испытаний на животных, и, вероятно, никто не будет в восторге от этой новости. Команда исследователей из Университета Джона Хопкинса разработала компьютеризированный подход к обнаружению токсичности химических веществ, превышающий точность экспериментов на животных. Таким образом, мы можем спасти больше животных и сделать наш мир лучше!

Окончательный вердикт: обещает ли ИИ больше, чем может дать?

Являясь важной частью нашей сегодняшней жизни, понимаете ли вы это или нет, ИИ помогает практически в каждом сценарии. Медицина и здравоохранение также являются важными частями этого процесса, и из-за множества сенсационных заголовков мы, вероятно, можем назвать это чрезмерной темой. Однако правда – это что-то посередине.

Несомненно, ИИ делает небольшие, но уверенные шаги для трансформации медицины. Прямо сейчас он может более эффективно диагностировать заболевания, разрабатывать лекарства, персонализировать лечение. Более того, он может легко избавить врачей от выполнения таких задач, как запись заметок и чтение сканов, что позволяет им проводить больше времени в общении со своими пациентами.

Когда я вижу эту ситуацию, кажется, что наука движется в правильном направлении. Это только начало, и я хочу верить, что наука постепенно преодолеет препятствия на пути к долгой и здоровой жизни.