Поглед върху индустрията: възникващата роля на AI в превенцията на болестите

Изкуственият интелект (AI) постига голям напредък в индустрията на здравеопазването. За да помогнат за предотвратяване на заболявания, медицинските специалисти вече могат да използват данните от медицински сензори и геномики, дисциплината на молекулярната биология, която обхваща функцията, структурата и картографирането на геномите. Това е част от тенденция, наречена „медицина за прогнозиране“, в която големите данни помагат да се идентифицират пациенти, изложени на риск от заболяване, подобно на прогнозната анализа, която днес се използва от инструментите за бизнес разузнаване (BI) за идентифициране на нови тенденции и възможности.

Транслационният институт за Scripps Research Translational използва данни от геномиката, за да разбере по-добре здравословния състав на човек. Scripps работи с Nvidia за разработване на AI и практики за задълбочено обучение, които могат да черпят прозрения от геномиката и от цифровите сензори в смарт часовниците, маншетите за кръвно налягане и мониторите на глюкозата. Данните учени могат дори да приложат задълбочено обучение към медицински данни, идващи от новата серия Apple Watch 4. Nvidia и Scripps ще проведат това проучване като част от нов център за високи постижения в съоръженията на двете компании.

За да научите повече за това как ИИ и големите данни могат да помогнат за генериране на прозрения от медицински сензори, PCMag разговаря с водещия дигитален здравен експерт и кардиолог д-р Ерик Топол. Освен това е директор и основател на транслационния институт за изследвания на Scripps.

PCMag (PCM): Как Scripps се събра заедно с Nvidia?

Ерик Топол (ЕТ): Инициирах това; Бях чел много за техния принос в цялата сфера на задълбоченото учене и ИИ, защото скоро излизам книга по тази тема. Бях направил много изследвания и разбрах, че те са лидер в индустрията в AI хардуера и в много иновации в местните сектори, включително автомобили без шофьор, криптовалута, видео игри и здравеопазване, наред с други. Затова започнахме да говорим как можем да работим заедно.

PCM: Каква е целта на новия център за високи постижения, над който ще работите с Nvidia?

ЕТ: Общата цел е да се насърчава здравето на хората. Трябва да можем да прилагаме задълбочено обучение, AI и всички негови подтипове, за да анализираме не само сензорни данни и цели последователности на генома, но и да съберем всички тези данни заедно за всеки човек. Тези данни включват сензори, които носят, както и данни от биологични слоеве. Това не е само ДНК, протеини, тяхната микробиома на червата, метаболити и т.н., но също и всички предишни медикаменти и тяхната среда.

Обединяването на всички тези данни и извличането им в реално време все още не е постигнато. Това е всеобхватната цел, но за да стигнем до там, ние трябва да съберем способността да се справим със сензорните данни, която е много богата и гъста. Обикновено сензорите предават данни непрекъснато и с течение на времето произвеждат повече данни от всичко друго, включително изображения и цяла последователност на генома.

• 10 стъпки към възприемане на изкуствен интелект във вашия бизнес 10 стъпки към възприемане на изкуствен интелект във вашия бизнес
• Това приложение носи силата на AI на лекарите в развиващия се свят Това приложение носи силата на AI на лекарите в развиващия се свят
• „Изчисляване на тялото“ превръща здравето в здравеопазване „Изчисляването на тялото“ превръща здравето в здравеопазване

PCM: Как данните ще извлекат стойността за даден индивид?

ЕТ: Някой ден ще има виртуален медицински треньор; като днес имаме интелигентен говорител, който ще ви даде насоки или отговори, или вашият дигитален асистент на Google ви казва за вашия график или дали трябва да напуснете рано, за да отидете на летището. Е, това е хубаво за днес, но можем да направим много за здравеопазването в бъдеще. Това започва сега с неща като диабет и високо кръвно налягане, но в крайна сметка това ще бъде стратегия за превенция за голяма част от хората. Все още никой не го е сглобил, но това са няколко ранни стъпки, за да стигнете до там.

PCM: Как AI всъщност ще помогне за революция в прогнозирането и профилактиката на болестите?

ЕТ: Има много начини, които могат да бъдат постигнати. Например днес за диабетиците единственият алгоритъм, който съществува, е дали глюкозата ви върви нагоре или надолу; това е тъп алгоритъм. Това, което знаем, е, че регулацията на глюкозата и състоянието се влияят не само от това, което човек яде, но и от съня си, от дейността си, от микробиома на червата и други фактори. И така, това, което можем да направим, е да разработим алгоритми, които да предадат всички тези данни и да ги върнат на индивида, за да постигнат много по-добра регулация на глюкозата и да предотвратят усложненията на състояния като очно заболяване, бъбречно заболяване и съдови заболявания. Алгоритмите могат също така да предоставят жизненоважни данни, за да помогнат за предотвратяване на припадъци, астма и сърдечни пристъпи. Има толкова много неща, които можем да предотвратим, след като познаем хората, които са изложени на риск и имаме интелигентни алгоритми, за да съберем всички данни за дадено лице и да им дадем обратната връзка, от която се нуждаят.

PCM: Има ли реален напредък в профилактиката на ИИ и прогнозирането на заболявания днес или това ще видим в бъдеще?

ЕТ: Е, започва наистина да излита; публикувани са около пет различни перспективни проучвания. И така, те са тествали тези алгоритми в клиника. Вече видяхме 15 AI алгоритми, одобрени от Американската агенция по храните и лекарствата през последната година. Все още е рано в развитието на AI, но сега започва да се хваща. Преди година това не беше така, но със сигурност, последната част на тази година виждаме ускорени доказателства за това да стане реалност.

PCM: Ще използва ли AI цифрови сензори от продукт като Apple Watch?

ЕТ: Да, и новините за това през септември бяха предшествани от съобщение на стартъп, наречен AliveCor, който вече получи разрешение за FDA година преди за алгоритъм за задълбочено обучение. Така че хората могат да имат наблюдение на сърдечната честота в покой и с физическа активност и да получават предупреждение, когато нещо не е на път, когато са в покой и сърдечната им честота е. Ще им бъде казано да направят кардиограма през часовника си, след което се чете от алгоритъм и можете да диагностицирате предсърдно мъждене. Така че, това е там вече, е от една година, а след това се предлага и от Apple. Сега имаме многократно откриване на сърдечния ритъм на потребителите чрез AI; това е реална история. Не говорим за алгоритми за задълбочено обучение, които все още са на крило; сега са истински.

С предсърдно мъждене бихте могли да спорите: "Всеки има ли нужда от Apple Watch?" Не, но за хората, които са изложени на риск или… са били лекувани от предсърдно мъждене, това е важно условие, което увеличава риска от инсулт. Изисква някои хора да имат разредители на кръвта, за да предотвратят инсулт. Така че, това не е тривиално, ако имате предсърдно мъждене и имате някакви структурни нарушения на сърцето.

РСМ: Въпреки че компании като 23andMe предлагат генетично тестване за под 200 долара, секвенирането на цял геном все още носи сериозна цена. Ще направи ли AI геномното секвениране по-достъпно?

ЕТ: Възможно е. Един от начините за това е просто чрез много по-ефективна обработка на данните, така че не е нужно да го последователно дълбоко или за толкова много хора. Все пак днес секвенирането на отделен геном е около хиляда долара. И така, ако искате да направите това за много хора, милиони или милиарди хора, това все пак е много голям разход. Има много начини, по които AI може да промени и мащабира последователността на генома и това не е само ДНК. Това е РНК, протеини, метаболити, микробиома, всеки биологичен слой, до който AI може да се доближи, защото всички те са големи данни. Ако е обозначен като "големи данни", тогава всъщност той мига AI.

PCM: Виждам, че участвате в програмата „Изследователска програма за всички нас“ на Националния институт по здравеопазване. Какво означава това?

ЕТ: милион американци, които в продължение на много години, вероятно десетилетия, ще се учат за себе си, генома, микробиома си и различни сензори. Те ще споделят тези данни, за да можем да помогнем - в идеалния случай не само за промотиране на тяхното здраве, но и за следващото поколение здраве на хората. Тъй като всички тези способности да разбират всяко човешко същество са нови, едва сега започваме да разбираме как да използваме тези инструменти, за да помогнем на хората да запазят здравето си. Позволяваме на хората да разберат собствените си данни, които им връщаме, за да им помогнем да работят със своите лекари, за да станат граждански учени и пионери в бъдещето на човешкото здраве.

PCM: над какво работите със сензорите за непрекъснато сърце? Как става това?

ЕТ: Имаме лепенка, като лента, която можете да носите. Ние на непрекъснатите сърдечни ритми на 15 000 души над 11 или 12 дни; това е огромно количество данни. За да можем да прогнозираме аритмия, нарушение на сърдечния ритъм, преди да се появи, и да познаваме сигнала, за да можем да го предотвратим, това е, което продължаваме след това. Хората са използвали AI, за да поставят диагнозата на сърдечния ритъм, но ние се опитваме да го получим, за да предотвратиме сърдечната аритмия. Това е следващата фаза.

PCM: Как влиза в игра цялото генно секвениране и как ще го използвате върху възрастното население?

ЕТ: Имаме много голяма извадка от хора и средната им възраст е 89. Те никога не са били болни и искаме да знаем защо. Вярваме, че задълбоченото учене от тези геноми, в сравнение с контролите, ще ни помогне, тъй като е огромно количество данни, които трябва да се преплитат, за да разберем геномните варианти при онези „заздравяващи“ хора, които са различни и подходящи за изключително здравословно време. Отне ни почти десетилетие, за да натрупаме всички тези хора и да ги подредим.

PCM: AI наистина ще ни поддържа по-здрави по-дълго?

ЕТ: Ще трябва да видим. Едното нещо е обещание, а другото е изпълнението на обещанието. Времето ще покаже. Но не знам дали сме виждали нещо, което днес има толкова много обещания. Но ще отнеме известно време, за да бъде потвърдено всичко.