软件领域的大公司正把自己的重心放在人工智能(AI)上，希望利用这种技术改善医疗保健决策。新的计算机模型已经帮助医学研究摆脱诸多限制，比如早期医生如何发现疾病，以及分子化合物如何被筛选以作为新药等。
在过去几天里，有许多有关这样的模型新闻出现在《IEEE Spectrum》上，我们为您整理如下：IBM推出可预测心脏衰竭的计算模型，斯坦福大学推出能够预测药物化合物安全性的深度学习算法，英特尔则宣布举办竞赛以找到能够提前发现肺癌的算法。
IBM模型预测心脏衰竭
IBM旗下创新部门IBM Research以及合作者们已经开发出了一种机器学习模型，可以在病人确诊前2年预测出心脏衰竭。研究人员利用从电子健康记录和医生笔记中收集到的隐藏信号对模型进行训练。
心脏衰竭是一种长期慢性疾病，主要是因为心肌不够强壮，不足以泵出足够的血液来满足身体的需要，通常很难预测。事实上，大多数人在住院之前都不知道自己患了什么病。IBM Research的计算健康中心主管胡佳应表示：“当病人确诊时，往往会发生急性事件，造成不可挽回的伤害。”
胡教授的团队想知道他们能否在病人住院之前就能预测出这个问题。为了做到这一点，该团队对经常在医生就诊时收集的电子健康数据进行了全新的分析。她说:“我们发现，对其他病症、药物和住院记录的诊断，都是预测心脏衰竭的最有价值的信号。”
他们还利用自然语言处理技术，从医生的笔记中挖掘出关键信息。这些数据来自于1万多人的健康记录。胡教授说，该模型非常准确地预测了一年之内的心脏衰竭情况，有时候甚至能够预测到大约两年后才出现问题。她说:“显然，在护理过程中定期收集的数据非常有用。”
IBM的模型获得美国国立卫生研究院资助，为期三年，耗资达200万美元的。在这笔资金的资助下，IBM Research与Sutter Health医院的研究人员和Geisinger Health System的临床专家进行了合作。2016年11月份，这个团队发布了预测模型，并在本周公布了他们从研究中获得的额外见解。IBM计划继续开展合作和研究，通过试验从更多样化的患者群体中获得更大的数据集来改进模型。胡教授说:“在模型被应用于临床试验前，还有很多工作要做。”她说，IBM还没有将该软件商业化的计划。
斯坦福深度学习算法在药物发现过程早期做出更有意义的预测
斯坦福大学的研究人员开发了一种深度学习算法，可以用非常少的数据点来预测潜在药物化合物的特性。这向研究成果已经发表在《ACS Central Science》期刊上。
每当研发一种新药时，公司会花费大量的时间来筛选分子化合物，包括尝试不同的化学结构，以找到最安全、最有效的工作机制。在这个过程中，他们会筛选药物的毒性、副作用和不稳定特征，这些特性可能会在临床试验或商业化药物中造成灾难。一种预测这些属性的算法可以缩短或改进药物筛选过程，而深度神经网络(一种机器学习算法)已经被证明有不俗的表现。问题是，这种算法必须使用数亿个数据点进行训练。当某家公司在某种化合物上拥有如此多的数据时，其科学家可能已经知道他们有非常好的药物筛选机制。
因此，斯坦福大学化学家维杰伊·潘德(Vijay Pandeand)和他的学生开发了一种算法，可以根据非常小的数据对药物属性做出有意义的预测。为了做到这一点，研究人员改进了一种叫做“单针学习”的机器学习算法的架构，该算法利用相关的数据来预测新的、非常少的数据点。标准的“单针学习”使电脑能够识别出一个新的类别。比如只需看过1次长颈鹿，它就能识别出这种动物。
潘德和他的学生们用数学方法来训练这个算法，这样它就能预测一个实验系统中的分子行为，比如在身体里。他们利用两种数据训练算法，一种是关于不同化学品的毒性信息，另一种是关于药物副作用的信息。通过这种训练，他们发现新化合物的毒性和副作用比随机的几率更大。
潘德说，现在还不知道这项技术在商业上如何应用，但可能围绕这项技术上建立一家初创公司，或者与那些设计药物的人合作。除了在斯坦福大学任教外，潘德还是风险投资公司Andreessen Horowitz的普通合伙人，负责对生物和计算机科学等交叉部门投资。
英特尔利用AI提前诊断肺癌
不久前，美国科技巨头英特尔宣布推出名为“天池医疗人工智能竞赛(TianChi Healthcare AI Competition)”的比赛，旨在寻找一种提前发现肺癌的方法。该竞赛的参与者将使用电脑断层扫描(CT)扫描和临床记录来训练算法，以检查肺部的可疑增生(又称为肺结节)。
总部位于加州圣克拉拉的英特尔将与阿里巴巴集团旗下的云计算子公司Alibaba Cloud展开合作。肺癌是中国最普遍的癌症之一，给中国的医疗保健系统带来了巨大负担。这次比赛的目的是通过协助诊断过程来减轻这一负担。
英特尔正尝试将Xeon和Xeon Phi处理器应用到算法和数学库中，研发深度学习框架软件以进行医学图像分析。Alibaba Cloud正在提供基于云端的基础设施。位于北京、专注于研究大数据的公司LinkDoc将提供高分辨率的CT扫描。本次比赛的获胜者将获得100万人民币奖励。英特尔表示，竞争结果将于今年9月公布。
