Poznanie odvetvia: vznikajúca úloha ai v prevencii chorôb

Umelá inteligencia (AI) dosahuje v zdravotníctve veľký pokrok. Aby sa predchádzalo chorobám, lekári sú teraz schopní čerpať z údajov z lekárskych senzorov a genomiky, disciplíny molekulárnej biológie, ktorá pokrýva funkciu, štruktúru a mapovanie genómov. Je to súčasť trendu nazývaného „prediktívne lekárstvo“, v ktorom veľké údaje pomáhajú identifikovať pacientov, ktorým hrozí ochorenie, podobne ako predikčná analytika sa dnes používa na nástroje Business Intelligence (BI) na identifikáciu nových trendov a príležitostí.

Translačný inštitút Scripps Research Transal Institute využíva genomické údaje na lepšie pochopenie zdravotného stavu človeka. Scripps spolupracuje s Nvidia na vývoji AI a postupov hlbokého učenia, ktoré môžu čerpať poznatky z genomiky a digitálnych senzorov v inteligentných hodinkách, manžetách na meranie krvného tlaku a monitoroch glukózy. Vedci údajov môžu dokonca aplikovať hĺbkové vzdelávanie na lekárske údaje pochádzajúce z novej série Apple Watch 4. Spoločnosti Nvidia a Scripps budú tento výskum vykonávať ako súčasť nového centra excelentnosti v oboch zariadeniach spoločnosti.

Ak sa chcete dozvedieť viac o tom, ako AI a veľké údaje môžu pomôcť pri vytváraní poznatkov z lekárskych senzorov, spoločnosť PCMag hovorila s popredným odborníkom v oblasti digitálneho zdravia a kardiológom Dr. Ericom Topolom. Je tiež riaditeľom a zakladateľom Translačného inštitútu Scripps Research Transal Institute.

PCMag (PCM): Ako sa Scripps spojil s Nvidiou?

Eric Topol (ET): Začal som to; Veľa som čítal o ich prínose pre celú oblasť hlbokého vzdelávania a inteligencie, pretože už čoskoro vyšla kniha o tejto téme. Urobil som veľa výskumov a uvedomil som si, že sú priemyselným lídrom v oblasti hardvéru AI a mnohých inovácií naprieč miestnymi sektormi, medzi inými vrátane automobilov bez vodiča, kryptomeny, videohier a zdravotnej starostlivosti. Začali sme teda hovoriť o tom, ako by sme mohli spolupracovať.

PCM: Aký je cieľ nového centra excelentnosti, na ktorom budete pracovať s Nvidiou?

ET: Hlavným cieľom je podpora ľudského zdravia. Musíme byť schopní aplikovať hlboké učenie, AI a všetky jeho podtypy, aby sme nielen analyzovali údaje senzorov a celé genómové sekvencie, ale aby všetky tieto údaje spojili pre každú osobu. Tieto údaje zahŕňajú senzory, ktoré nosia, ako aj údaje z biologických vrstiev. Nejde iba o DNA, proteíny, ich črevný mikrobiom, metabolity atď., Ale aj o všetky predchádzajúce lieky a ich prostredie.

Zhromaždenie všetkých týchto údajov a extrahovanie hodnoty pre jednotlivca v reálnom čase ešte nebolo dosiahnuté. To je ďalekosiahly cieľ, ale aby sme sa tam dostali, musíme stratiť schopnosť vysporiadať sa s údajmi senzorov, ktoré sú veľmi bohaté a husté. Senzory zvyčajne prenášajú údaje nepretržite a v priebehu času vytvárajú viac údajov ako čokoľvek iné, vrátane obrázkov a celej genómovej sekvencie.

• 10 krokov k prijatiu umelej inteligencie vo vašom podnikaní 10 krokov k prijatiu umelej inteligencie vo vašom podnikaní
• Táto aplikácia prináša lekárom v rozvojovom svete silu AI Táto aplikácia prináša lekárom v rozvojovom svete silu AI
• „Body Computing“ premení zdravotnú starostlivosť na Lifecare „Body Computing“ premení zdravotnú starostlivosť na Lifecare

PCM: Ako údaje extrahujú hodnotu pre jednotlivca?

ET: Jedného dňa bude existovať virtuálny lekársky tréner; ako dnes máme inteligentného rečníka, ktorý vám dá niekoľko rád alebo odpovedí, alebo váš digitálny asistent Google vám povie o vašom rozvrhu alebo o tom, či by ste mali odísť skôr na letisko. Dnes je to pekné, ale v budúcnosti môžeme pre zdravotnú starostlivosť urobiť veľa. Začína to teraz s vecami, ako je cukrovka a vysoký krvný tlak, ale nakoniec to bude preventívna stratégia pre veľkú časť ľudí. Nikto to ešte nezostavil, ale toto je niekoľko počiatočných krokov, ako sa tam dostať.

PCM: Ako vlastne AI pomôže revolúcii v predpovedaní a prevencii chorôb?

ET: Existuje veľa spôsobov, ako to dosiahnuť. Napríklad dnes, pre diabetikov, jediný algoritmus, ktorý existuje, je to, či vaša hladina glukózy klesá alebo klesá; to je hlúpy algoritmus. To, čo vieme, je to, že regulácia glukózy a stav nie sú ovplyvnené iba tým, čo človek konzumuje, ale aj spánkom, činnosťou, črevným mikrobiomom a ďalšími faktormi. To, čo môžeme urobiť, je vyvinúť algoritmy, ktoré privedú všetky tieto údaje a vrátia ich jednotlivcovi, aby dosiahli oveľa lepšiu reguláciu glukózy a predchádzali komplikáciám stavov, ako sú napríklad očné choroby, ochorenia obličiek a cievne choroby. Algoritmy môžu tiež poskytovať životne dôležité údaje, ktoré pomáhajú predchádzať záchvatom, astme a srdcovým infarktom. Existuje toľko vecí, ktorým môžeme zabrániť, keď poznáme ľudí, ktorí sú v ohrození, a máme inteligentné algoritmy, ktoré zohľadňujú všetky údaje pre jednotlivca a poskytujú im spätnú väzbu, ktorú potrebujú.

PCM: Existuje skutočný pokrok v prevencii AI a predpovedí chorôb, alebo je to niečo, čo uvidíme v budúcnosti?

ET: No, začína to skutočne vzlietať; uverejnilo sa asi päť rôznych potenciálnych štúdií. Tieto algoritmy testovali na klinike. V minulom roku sme už videli 15 algoritmov AI schválených Úradom pre potraviny a liečivá USA. Vo vývoji AI je stále čoskoro, ale začína sa to zmocňovať. Pred rokom to tak nebolo, ale určite, v druhej časti tohto roka vidíme zrýchlené dôkazy o tom, že sa táto skutočnosť stala realitou.

PCM: Použije spoločnosť AI digitálne senzory z produktu, ako je napríklad Apple Watch?

ET: Áno, a novinkám o tom v septembri predchádzalo oznámenie zo spustenia s názvom AliveCor, ktoré už dostalo povolenie FDA rok pred algoritmom hlbokého učenia. Ľudia tak môžu nechať monitorovať svoj srdcový rytmus v pokoji a fyzickou aktivitou a upozorniť na to, keď niečo nie je v poriadku, keď sú v pokoji a má srdcový rytmus. Bude im povedané, aby si vzali kardiogram prostredníctvom svojich hodiniek, a potom sa to načíta pomocou algoritmu a môžete diagnostikovať fibriláciu predsiení. Takže to je teraz už rok a potom ho ponúka aj spoločnosť Apple. Teraz máme detekciu viacerých spotrebiteľských rytmov srdca pomocou AI; to je skutočný príbeh. Nehovoríme o algoritmoch hlbokého učenia, ktoré sú stále v krídlach; teraz sú skutoční.

Pri fibrilácii predsiení by ste mohli argumentovať: „Potrebuje každý Apple Watch?“ Nie, ale pre ľudí, ktorí sú v riziku alebo… ktorí boli liečení na fibriláciu predsiení, je to dôležitá podmienka, ktorá zvyšuje riziko mozgovej príhody. Vyžaduje, aby niektorí ľudia mali krvné riedidlá, aby sa zabránilo mŕtvici. Nie je preto triviálne, ak máte fibriláciu predsiení a ak máte akékoľvek štrukturálne abnormality srdca.

PCM: Aj keď spoločnosti ako 23andMe ponúkajú genetické testovanie za menej ako 200 dolárov, sekvencovanie celého genómu stále prináša statnú cenovú značku. Urobí AI dostupnejšie genomické sekvenovanie?

ET: Je to možné. Jedným zo spôsobov, ako to môže urobiť, je iba oveľa efektívnejšie spracovanie údajov, takže ich nemusíte sekvenovať hlboko alebo pre toľko ľudí. Dnes je sekvenovanie celého genómu asi tisíc dolárov. Ak to chcete urobiť pre veľa ľudí, milióny alebo miliardy ľudí, je to stále veľmi veľký výdavok. Existuje veľa spôsobov, ako môže AI zmeniť a škálovať sekvenovanie genómu, a nie je to len DNA. Je to RNA, proteíny, metabolity, mikrobióm, každá biologická vrstva, ku ktorej môže AI pristupovať, pretože sú to veľké údaje. Ak je označený ako „veľké dáta“, potom v podstate bliká AI.

PCM: Vidím, že ste zapojený do výskumného programu „Každý z nás“ Národného inštitútu zdravia. Čo to znamená?

ET: milión Američanov, ktorí sa po mnoho rokov, pravdepodobne desaťročia, budú učiť o sebe, ich genóme, mikrobióme a rôznych senzoroch. Budú zdieľať tieto údaje, aby sme im mohli pomôcť - ideálne nielen o podporu ich zdravia, ale aj o ďalšiu generáciu zdravia ľudí. Pretože všetky tieto schopnosti porozumieť každej ľudskej bytosti sú nové, práve teraz začíname chápať, ako používať tieto nástroje na pomoc ľuďom pri ochrane ich zdravia. Umožňujeme ľuďom porozumieť ich vlastným údajom, ktoré im poskytujeme, aby sme im pomohli pracovať so svojimi lekármi, aby sa v budúcnosti ľudského zdravia stali občianskymi vedcami a priekopníkmi.

PCM: Na čom pracujete s kontinuálnymi snímačmi srdca? Ako to funguje?

ET: Máme náplast ako Band-Aid, ktorú môžete nosiť. Počas 11 alebo 12 dní sme nepretržite tlkotili srdcom 15 000 ľudí; je to obrovské množstvo údajov. Aby sme boli schopní predpovedať arytmiu, poruchu srdcového rytmu, skôr ako k nej dôjde, a poznať signál, aby sme tomu zabránili, potom ideme ďalej. Ľudia použili AI na stanovenie diagnózy srdcového rytmu, ale snažíme sa ho získať, aby sa zabránilo srdcovej arytmii. To je ďalšia fáza.

PCM: Ako príde celá sekvencia génov a ako ju použijete na staršiu populáciu?

ET: Máme veľmi veľký počet ľudí a ich priemerný vek je 89 rokov. Nikdy neboli chorí a chceme vedieť prečo. Veríme, že dôkladné učenie sa od týchto genómov, v porovnaní s kontrolami, nám pomôže, pretože je to obrovské množstvo údajov, ktoré je potrebné prepliesť, porozumieť genomickým variantom u týchto „zváracích“ ľudí, ktorí sú rôzni a relevantní pre extrémne zdravie. Trvalo nám takmer desať rokov, kým sme zhromaždili všetkých týchto ľudí a prinútili ich, aby ich všetky usporiadali.

PCM: Udrží nás AI zdravšie dlhšie?

ET: Budeme sa musieť pozrieť. Jedna vec je sľub a druhá je splnenie sľubu. Čas ukáže. Ale neviem, či sme už videli niečo, čo má dnes taký sľub. Chvíľu to bude trvať, kým sa všetko potvrdí.