人工智能助力美国抗癌登月计划人类能取胜吗

2019年05月15日 来源:

人工智能

美国科学家正准备为癌症研究装备上人工智能的马达,加速人类对抗癌症的征途。

作为美国抗癌登月计划、精密医学计划、美国国家战略计算计划三项国家性计划的结晶之一,美国能源部与美国国家卫生研究院下属的国家癌症研究所合作,发起先进癌症计算解决方案的联合设计(Joint Design of Advanced Computing Solutions for Cancer,JDACS4C)。作为负责人之一,美国阿贡国家实验室计算、环境与生命实验室副主任Rick Stevens透露,联合设计的首个试点项目成果将在2017年的第二季度公开。

该项目于今年6月正式宣布启动,并在8月到位了第一笔资金。抗癌登月计划是美国总统奥巴马在今年1月宣布的一项科研战略目标,旨在加快癌症研究,总预算近10亿美元。

之所以称为联合设计,是因为该项目将攻克三个基于计算机深度学习的抗癌难题:

1. RAS 份子项目。从份子层面上,了解RAS/RAF通路的蛋白质相互作用。RAS基因在上世纪60年代被发现是癌基因,存在于30%的癌症患者中。通过结合摹拟和实时挑选数据,针对RAS基因及相关信号通道,科学家希望能找到新的诊断和靶点治疗方法;

2. 临床前筛查。发展药物反应的预测模型,在临床试验前进行最大化地药物挑选,为癌症病人提供精准医疗方案。具体操作是对临床前和临床试验时的癌症数据进行挑选,结合小鼠模型中的新数据,通过反馈循环让实验模型指导计算模型的设计,建立肿瘤药物反应的预测模型;

3. 人口模型。根据生活方式、所处环境、癌症种类、医疗体系,从百万个癌症病人的病历数据中自动分析、获得最好的医治策略。海量数据来自美国国家卫生研究院、美国食品和药物管理局、制药公司和第三方付款机构。

这三个难题基于不同的生物尺度,对大数据分析和深度学习提出了高要求,由来自不同领域的科学家团队在数据采集、数据分析、模式公式、模拟运行上展开合作。美国能源部和国家癌症研究所各有所长,前者有精良的计算机专家资源,而后者具有不轻易对外公开的癌症数据资源。如果挑战成功,现有的传统科学计算应用将被超出,推进百亿亿次级计算机的运用,并在人工智能的帮助下,将癌症医治在精准化方面上一个台阶。

雄心勃勃的同时有重重困难。生物信息、病理报告、病历信息往往是非结构性的,它与机器学习所依靠的结构性信息存在一条沟,如何在非结构性和结构性信息之间转化、翻译是难点之一。

另一方面,要想有高精度的预测和解释模型仍具挑战性。比如对药物的医治效果进行判断时,计算机可以精确得知结果,但得到的结果是机械性的,不具备解释原因的能力。Rick Stevens假想,将机械化的模型和机器学习的模型结合起来,可以解决这1问题。

出现英特尔、IBM等公司身影

提高深度学习的能力,需要回归到高性能计算机(HPC)的研究,离不开高性能计算机供应商的身影。在接受国际高性能计算站HPCwire的采访时,Rick Stevens泄漏,先进癌症计算解决方案的联合设计项目已和英特尔、Cray、NVIDIA、IBM 等公司达成合作关系。

今年8月,英特尔耗资4亿美元收购了Nervana Systems公司,Nervana虽是初创企业,但在深度学习领域是排头兵,具有专为深度学习打造的全方位优化的软件和硬件堆栈,号称处理器速度将可到达GPU的10倍。

除高性能计算机,Rick Stevens和同事还在评估最适合的深度学习框架,其中不排除谷歌、微软、Facebook等公司。另一方面,Rick Stevens和同事也在和美国著名的人工智能实验室劳伦斯利弗莫尔国家实验室合作,比如其实验室名为LBANN的可扩展人工神经络框架。

是美国抗癌登月计划的目标之一

美国抗癌登月计划正式发起是在今年1月12日,美国总统奥巴马在他任内最后一次的国情咨文演讲中宣布了这个消息,旨在让抗癌的研究进展速度翻一番,减少时间成本,在5年内取得原本可能需要10年获得的成果。

美国是人类最早登上月球的国家,在20世纪60年代至70年代的阿波罗计划中,曾组织一系列载人登月飞行项目。登月对美国来讲有着重要的符号意义。将抗癌研究项目命名于此,可见美国在对抗癌症的决心。

在最后一年的总统任期中,奥巴马快马加鞭地落实计划。基于抗癌登月计划,美国当地时间12月13日,奥巴马签署了总额高达63亿美元的法案,用于癌症研究、戒毒康复和精神健康服务。

值得一提的是,美国副总统拜登是抗癌登月计划的负责人,领导着白宫抗癌登月计划特别小组。拜登的儿子因脑癌在2015年去世,痛失亲人的经历驱使拜登发起这项提议,并得到了奥巴马的支持。

先进癌症计算解决方案的联合设计开展的部分原因是为实现抗癌登月计划十大任务之一建立癌症数据同享系统。6月6日,拜登宣布启用抗癌登月计划的首个大型开放数据库。数据库整合了美国国家癌症研究所多个癌症研究项目、共计1.2万名癌症患者的数据,为科研人员储存、分析和分享癌症基因组数据及相干临床数据提供平台。

治疗痛经的简单方法
怎么样治疗月经不调
月经过多贫血吃什么好
相关文章
  • 刀砍医生嫌犯诉医院三年未果家人称其感到绝望
    刀砍医生嫌犯诉医院三年未果家人称其感到绝望

    刀砍同仁医生背后:诉讼三年无果疑犯家属称其术后暴躁,诉医院三年未等来判决,感到绝望砍伤医生9月15日,同仁医院耳鼻咽喉科主任医师徐文,其为书法家王宝洺。王宝洺的家属称,5年前其患喉癌后,在同仁医院接受过一次“破坏性手术”,导致其不得不切除全...

  • 泰州机关公务接待量下降近四成
    泰州机关公务接待量下降近四成

    同城机关事业单位之间不得相互吃请,防止食堂成为部门小金库,严禁食堂公务接待餐厅豪华装修……这是泰州市纪委近期就加强机关公务接待专门出台的五项规定部分条文。从5月底开始。(郑祥志坚介铸)木耳炒地瓜的做法木耳炒地瓜怎么做好吃体坛明星社交身价...

  • 男子上班将儿子忘于车内男孩被困5小时不幸身亡
    男子上班将儿子忘于车内男孩被困5小时不幸身亡

    孩子爷爷表示,后120急救车赶至实施救援。遂报警求助,父亲起初以为孩子在爷爷处玩耍。据悉,玉祁派出所接报一起儿童被困车内事件,没有挣扎的痕迹, ,但是由于严峻 缺氧。许某经抢救无效死亡。嘴唇与眼睛发紫,谁知这回居然发生这种事,经出警,致其儿...

  • 文化演出到八道村民拍手齐叫好延边新闻报道0
    文化演出到八道村民拍手齐叫好延边新闻报道0

    在老人节来临前夕,8月14日,延吉市文化广电出版局组织延吉市朝鲜族艺术团,将精彩的“农民文化节”文化惠民演出送到了延吉市朝阳川镇八道村。当天,农民们听说有文艺演出,早早地就搬来椅子围坐到临时舞台边,随着音乐的响起,农民们跟着歌手的节奏翩翩...

  • 稳定生猪市场价格猪肉收储有望启动
    稳定生猪市场价格猪肉收储有望启动

    据发改委站消息,受生猪产能偏高、市场供求关系宽松等因素影响,去年12月中旬以来,生猪价格出现较快回落,截至2月12日,全国生猪出场平均价格为每公斤13.12元,猪粮比价跌至5.51∶1,已连续5周低于盈亏平衡点.1%,跌幅比1月上旬收窄8个百分点。从当前情况看,...

  • 玉米小麦点燃农产品市场反弹烽火
    玉米小麦点燃农产品市场反弹烽火

    在农产品市场中,不管是上涨还是下跌,都需要有一个龙头品种。去年9月~今年2月的上涨行情中,小麦和玉米先后充当了领头羊的角色,而在3月~4月中旬的下跌行情中,玉米和大豆成为了下跌的“引导者”。时间进入4月下旬,小麦、玉米出现企稳迹象。而随着这两个...