Новые алгоритмы искусственного интеллекта для исследования рака | ИКТ и здоровье

Исследователи из клиники Мэйо недавно разработали новые алгоритмы искусственного интеллекта. изобретенныйИИ, основанный на гипотезах, — это ИИ, основанный на гипотезах, который существенно отличается от традиционных моделей ИИ, которые учатся только на данных. По мнению исследователей, эти новые алгоритмы обеспечивают инновационный способ использования огромных наборов данных, которые могут ускорить исследования сложных причин таких заболеваний, как рак, и улучшить стратегии лечения.

«Это открывает новую эру в разработке конкретных алгоритмов ИИ для решения научных проблем, лучшего понимания болезней и управления индивидуализированной медициной», — сказал ведущий автор и соавтор Ху Ли, доктор медицинских наук. «Это потенциально может раскрыть идеи, упущенные традиционным ИИ. ». Доктор философии, исследователь биологии и искусственного интеллекта в отделении молекулярной фармакологии и экспериментальной терапии Mayo Clinic Systems.

Ограничения традиционного искусственного интеллекта

Традиционный ИИ в основном используется для задач классификации и распознавания, таких как распознавание лиц и классификация изображений в клинической диагностике, и все чаще применяется для генеративных задач, таких как генерация текста. Исследователи отмечают, что традиционные алгоритмы машинного обучения часто не учитывают существующие научные знания или гипотезы. Вместо этого они в значительной степени полагаются на большие наборы объективных данных, которые зачастую трудно получить.

По словам доктора Ли, это ограничение сильно ограничивает гибкость методов ИИ и их использование в областях, требующих открытия знаний, таких как медицина. ИИ — ценный инструмент для выявления закономерностей в больших и сложных наборах данных, например, используемых в исследованиях рака. Основная проблема при использовании традиционного ИИ — максимальное использование информации, содержащейся в этих наборах данных.

Искусственный интеллект, основанный на гипотезах

Используя ИИ, основанный на гипотезах, исследователи пытаются найти способы интегрировать зрение в болезнь, например, путем включения известных генетических вариантов, вызывающих заболевания, и взаимодействия между конкретными генами при раке в разработку алгоритма, подлежащего обучению. Это позволит исследователям и врачам определить компоненты, которые способствуют эффективности модели и, таким образом, улучшают ее интерпретируемость. Кроме того, эта стратегия может решить проблемы с набором данных и усилить внимание к открытым научным вопросам.

«Эта новая технология искусственного интеллекта открывает новый путь к лучшему пониманию взаимодействия между раком и иммунной системой и обещает не только проверку медицинских гипотез, но и прогнозирование и объяснение того, как пациенты будут реагировать на иммунотерапию», — говорит Дэниел Беладо, доктор философии. Д. Доктор философии, профессор отделения иммунологии клиники Майо. Беладо является соавтором и соавтором исследования и имеет давний исследовательский интерес к иммунологии рака.

Исследовательская группа утверждает, что основанный на гипотезах искусственный интеллект может использоваться в различных приложениях для исследования рака, включая классификацию опухолей, стратификацию пациентов, открытие генов рака, прогнозирование реакции на лекарства и пространственную стадию опухолей.

Специализированные знания и опыт

Недостатком этого инструмента, как отмечает д-р Ли, является то, что создание алгоритмов такого типа требует специальных знаний и опыта, что может ограничить широкую доступность. Кроме того, есть возможность построить предвзятость. Исследователям необходимо будет принять это во внимание, применяя различные фрагменты информации. Более того, исследователи, как правило, имеют ограниченные возможности и не моделируют все возможные сценарии, а также, скорее всего, проигнорируют некоторые критические и неожиданные взаимосвязи.

«Однако ИИ, основанный на гипотезах, облегчает активное взаимодействие между людьми-экспертами и ИИ, устраняя опасения, что ИИ в конечном итоге ликвидирует некоторые профессиональные рабочие места», — говорит доктор Ли.

Детские ботинки

Поскольку ИИ, основанный на гипотезах, все еще находится в зачаточном состоянии, остается много вопросов, например, как лучше всего интегрировать биологические знания и информацию, чтобы уменьшить предвзятость и улучшить интерпретацию. Но Ли убежден, что, несмотря на трудности, ИИ, основанный на гипотезах, — это шаг вперед.

Дополнительная ценность ИИ в исследованиях и диагностике рака уже доказана несколько раз. Например, несколько месяцев назад было объявлено, что американские исследователи разработали новый инструмент глубокого обучения. Основываясь на изображениях тканей, это могло бы предсказать, какие пациенты с немелкоклеточным раком легких (НМРЛ) подвержены риску развития метастазов в головной мозг.