Watson ùn hà micca muzzicatu u duttore, è assai bè

Ancu s'ellu, cum'è in parechji altri campi, l'entusiasmu per rimpiazzà i medichi cù l'IA hè calatu un pocu dopu à una seria di fallimenti diagnostichi, u travagliu nantu à u sviluppu di a medicina basata in AI hè sempre in corso. Perchè, però, offrenu sempre grandi opportunità è una chance per migliurà l'efficienza di l'operazioni in parechji di i so spazii.

IBM hè statu annunziatu in 2015, è in 2016 hà acquistatu l'accessu à e dati da quattru cumpagnie maiò di dati di pazienti (1). U più famosu, grazia à numerosi rapporti di media, è à u stessu tempu u prughjettu più ambiziosu cù l'intelligenza artificiale avanzata da IBM era ligata à l'oncologia. I scientisti anu pruvatu d'utilizà e vaste risorse di dati per processarli in modu di trasfurmà in terapie anti-cancer ben adattate. L'obiettivu à longu andà era di ottene Watson per arbitru prucessi clinichi è risultati cum'è un duttore.

1. Una di e visualizazioni di u sistema medico Watson Health

Tuttavia, hè risultatu chì Watson ùn pò micca riferite indipindentamente à a literatura medica, è ùn pò micca ancu estrae infurmazioni da i registri medichi elettronichi di i pazienti. Tuttavia, l'accusazione più seria contr'à ellu era quella incapacità di paragunà in modu efficace un novu paziente cù altri malati di cancro anziani è detectà sintomi chì sò invisibili à u primu sguardu.

Ci era, certamente, alcuni oncologi chì dichjaranu di avè cunfidenza in u so ghjudiziu, anche se soprattuttu in quantu à i suggerimenti di Watson per i trattamenti standard, o cum'è una opinion medica supplementaria. Parechji anu indicatu chì stu sistema serà un grande bibliotecariu automatizatu per i medichi.

In u risultatu di recensioni micca assai flattering da IBM prublemi cù a vendita di u sistema Watson in istituzioni medichi americani. I rapprisentanti di vendita di IBM anu riisciutu à vende à certi ospedali in India, Corea di u Sud, Tailanda è altri paesi. In India, i medichi () anu valutatu i cunsiglii di Watson per 638 casi di cancru di mama. U tassu di cumplimentu per i cunsiglii di trattamentu hè di 73%. Peggiu Watson abbandunò à u Centru Medicu Gachon in Corea di u Sudu, induve i so migliori cunsiglii per 656 pazienti cun cancro colorettale currispondenu à i cunsiglii di l'esperti solu u 49 per centu di u tempu. I medichi anu valutatu questu Watson ùn hà micca fattu bè cù i pazienti anzianiùn li offre micca certi medicini standard, è hà fattu l'errore criticu di fà una surviglianza di trattamentu aggressivu per certi pazienti cù a malatia metastatica.

In ultimamente, ancu s'è u so travagliu di diagnosticu è mèdicu hè cunsideratu cum'è insuccessu, ci sò zoni in quale hà dimustratu assai utile. Pruduttu Watson per a Genomica, chì hè statu sviluppatu in cullaburazione cù l'Università di North Carolina, Yale University, è altre istituzioni, hè utilizatu laboratori genetichi per a preparazione di rapporti per l'oncologi. Watson scarica u schedariu di lista mutazioni genetiche in un paziente è pò generà un rapportu in minuti chì include suggerimenti per tutte e droghe impurtanti è prucessi clinichi. Watson gestisce l'infurmazione genetica cun relativa facilitàperchè sò presentati in schedari strutturati è ùn cuntenenu ambiguità - o ci hè una mutazione o ùn ci hè micca mutazione.

I partenarii IBM in l'Università di North Carolina anu publicatu un documentu nantu à l'efficienza in 2017. Watson hà trovu mutazioni putenzialmente impurtanti chì ùn anu micca statu identificatu da studii umani in 32% di elli. pazienti studiatu, facendu li boni candidati per a nova droga. Tuttavia, ùn ci hè ancu evidenza chì l'usu porta à megliu risultati di trattamentu.

Domesticazione di proteini

Questu è parechji altri esempi cuntribuiscenu à a credenza crescente chì tutte e carenze in l'assistenza sanitaria sò state trattate, ma avemu bisognu di circà i zoni induve questu pò veramente aiutà, perchè a ghjente ùn hè micca bè. Un tali campu hè, per esempiu, ricerca di proteine. L'annu passatu, l'infurmazioni emergenu chì puderia predice accuratamente a forma di e proteine ​​​​basatu nantu à a so sequenza (2). Questu hè un compitu tradiziunale, oltre u putere di micca solu e persone, ma ancu i computer putenti. Se dominemu a modellazione precisa di a torsione di e molécule di proteina, ci saranu enormi opportunità per a terapia genica. I scientisti speranu chì cù l'aiutu di AlphaFold studiaremu e funzioni di millaie, è questu, à u turnu, ci permetterà di capiscenu e cause di parechje malatie.

Figura 2. Prutein twisting modeled with DeepMind's AlphaFold.

Avà sapemu dui centu millioni di proteini, ma avemu capitu cumplettamente a struttura è a funzione di una piccula parte di elli. Proteins hè u bloccu di basi di l'organi viventi. Sò rispunsevuli di a maiò parte di i prucessi chì passanu in e cellule. Cumu travaglianu è ciò chì facenu hè determinatu da a so struttura 50D. Piglianu a forma apprupriata senza alcuna struzzione, guidata da e lege di a fisica. Per decennii, i metudi sperimentali sò stati u metudu principalu per determinà a forma di e proteine. In l'anni XNUMX, l'usu I metudi cristallografichi di raghji X. In l'ultimu decenniu, hè diventatu u strumentu di ricerca di scelta. microscopia cristallina. In l'anni 80 è 90, u travagliu cuminciò à utilizà l'urdinatore per determinà a forma di e proteine. Tuttavia, i risultati ùn anu micca suddisfà i scientisti. I metudi chì anu travagliatu per certi proteini ùn anu micca travagliatu per altri.

Dighjà in 2018 AlphaFold ricevutu ricunniscenza da esperti in mudellu di prutezione. Tuttavia, à l'epica si usava metudi assai simili à altri prugrammi. I scientisti anu cambiatu tattiche è creanu un altru, chì hà ancu utilizatu l'infurmazioni nantu à e restrizioni fisiche è geometriche in u plegamentu di molécule di prutezione. AlphaFold hà datu risultati ineguali. Calchì volta hà fattu megliu, à volte peghju. Ma quasi dui terzi di e so prediczioni coincidevanu cù i risultati ottenuti da metudi spirimintali. À u principiu di l'annu 2, l'algoritmu hà descrittu a struttura di parechje proteini di u virus SARS-CoV-3. In seguitu, hè statu truvatu chì e previsioni per a proteina Orf2020a sò cunsistenti cù i risultati ottenuti sperimentalmente.

Ùn si tratta micca solu di studià i modi internu di prutezione di prutezione, ma ancu di designu. I ricercatori di l'iniziativa NIH BRAIN anu utilizatu machine learning sviluppà una proteina chì pò seguità i livelli di serotonina cerebrale in tempu reale. A serotonina hè una neurochimica chì ghjoca un rolu chjave in a manera chì u cervellu cuntrolla i nostri pinsamenti è sentimenti. Per esempiu, assai antidipressanti sò designati per cambià i signali di serotonina chì sò trasmessi trà i neuroni. In un articulu in a rivista Cell, i scientisti anu descrittu cumu si usanu avanzati metudi di ingegneria genetica trasfurmà una proteina bacteriana in un novu strumentu di ricerca chì puderia aiutà à seguità a trasmissione di serotonina cù una precisione più grande cà i metudi attuali. Esperimenti preclinici, soprattuttu in topi, anu dimustratu chì u sensoru pò detect istantaneamente cambiamenti sottili in i livelli di serotonina cerebrale durante u sonnu, a paura è l'interazzione suciali, è pruvà l'efficacità di novi droghe psicoattive.

A lotta contru a pandemia ùn hè micca sempre successu

Dopu tuttu, questa era a prima epidemia chì avemu scrittu in MT. Tuttavia, per esempiu, se parlemu di u prucessu stessu di u sviluppu di a pandemia, allora in a fase iniziale, l'AI pareva esse qualcosa di fallimentu. I studiosi si sò lagnati Intelligenza Artificiale ùn pò micca predice currettamente l'estensione di a diffusione di coronavirus basatu nantu à e dati di epidemie precedenti. "Queste suluzioni funzionanu bè in certi spazii, cum'è ricunnosce facce chì anu un certu nùmeru d'ochji è di l'arechje. Epidemia di SARS-CoV-2 Quessi sò avvenimenti prima scunnisciuti è assai novi variàbili, cusì l'intelligenza artificiale basatu annantu à i dati storichi chì sò stati utilizati per furmà ùn viaghja micca bè. A pandemia hà dimustratu chì avemu bisognu di circà altre tecnulugia è approcci ", Maxim Fedorov da Skoltech hà dettu in aprile 2020 in una dichjarazione à i media russi.

À u tempu ci sò stati però algoritmi chì parenu dimustrà a grande utilità di l'IA in a lotta contru COVID-19. I scientisti in i Stati Uniti anu sviluppatu un sistema in a caduta di u 2020 per ricunnosce i mudelli di tosse caratteristiche in e persone cun COVID-19, ancu s'ellu ùn avianu micca altri sintomi.

Quandu i vaccini apparsu, l'idea hè nata per aiutà à vaccinà a pupulazione. Puderia, per esempiu aiutà à mudificà u trasportu è a logistica di i vaccini. Ancu in a determinazione di quale populazione deve esse vaccinata prima per trattà a pandemia più rapidamente. Puderia ancu aiutà à previsione a dumanda è ottimisà u timing è a velocità di a vaccinazione identificendu rapidamente i prublemi è i colli di bottiglia in a logistica. A cumminazzioni di l'algoritmi cù u monitoraghju cuntinuu pò ancu furnisce rapidamente infurmazioni nantu à pussibuli effetti secundari è avvenimenti di salute.

questi sistemi chì utilizanu AI in ottimisazione è migliurà l'assistenza sanitaria sò digià cunnisciuti. I so vantaghji pratichi sò stati apprezzati; per esempiu, u sistema di assistenza sanitaria sviluppatu da Macro-Eyes à l'Università di Stanford in i Stati Uniti. Cum'è u casu cù parechje altre istituzioni mediche, u prublema era a mancanza di pazienti chì ùn si prisentanu micca per appuntamenti. Macro Occhi hà custruitu un sistema chì puderia predice in modu affidabile chì i pazienti ùn anu micca prubabilmente esse quì. In certi casi, puderia ancu suggerisce i tempi è i lochi alternativi per e cliniche, chì aumenteranu e probabilità di un paziente chì si prisenta. In seguitu, a tecnulugia simili hè stata appiicata in parechji lochi da Arkansas à Nigeria cù supportu, in particulare, l'Agenzia US per u Sviluppu Internaziunale i.

In Tanzania, Macro-Eyes hà travagliatu nantu à un prughjettu destinatu aumentà i tassi di vaccinazione di i zitelli. U software analizò quante dosi di vaccini anu da esse mandate à un centru di vaccinazione. Hè statu ancu capaci di valutà chì e famiglie puderanu esse riluttante à vaccinate i so figlioli, ma puderanu cunvince cù argumenti adatti è a situazione di un centru di vaccinazione in un locu còmuda. Utilizendu stu software, u guvernu di Tanzania hà sappiutu aumentà l'efficacità di u so prugramma di immunizazione da 96%. è riduce i rifiuti di vaccini à 2,42 per 100 persone.

In Sierra Leone, induve i dati di salute di i residenti mancavanu, a cumpagnia hà pruvatu à cuncordà questu cù l'infurmazioni nantu à l'educazione. Ci hè statu chì u numeru di i prufessori è i so studienti solu era abbastanza per predice u 70 per centu. l'accuratezza di se u centru di salute lucale hà accessu à l'acqua pulita, chì hè digià una impronta di dati nantu à a salute di e persone chì campanu quì (3).

3. Macro-Eyes illustrazione di prugrammi di salute guidata da AI in Africa.

U mitu di u duttore di a macchina ùn sparisce micca

Malgradu i fallimenti Watson novi approcci diagnostichi sò sempre sviluppati è sò cunsiderati cum'è più è più avanzati. Paragone fattu in Svezia in settembre 2020. usatu in u diagnosticu di l'imaghjini di u cancru di mama hà dimustratu chì u megliu di elli travaglia in u listessu modu cum'è un radiologu. L'algoritmi sò stati pruvati utilizendu quasi nove mila immagini mammografiche ottenute durante u screening di rutina. Trè sistemi, designati cum'è AI-1, AI-2 è AI-3, ottennu una precisione di 81,9%, 67%. è 67,4%. Per paragunà, per i radiologi chì interpretanu queste imagine cum'è u primu, sta figura era 77,4%, è in u casu di radiologiquale era u sicondu à discrive, era 80,1 per centu. U megliu di l'algoritmi era ancu capaci di detectà i casi chì i radiologi mancavanu durante u screening, è e donne sò stati diagnosticati malati in menu di un annu.

Sicondu i circadori, sti risultati provanu chì algoritmi di intelligenza artificiale aiutanu à curregà i diagnostichi falsi negativi fatti da i radiologi. Cumminendu e capacità di AI-1 cù un radiologu mediu hà aumentatu u numeru di cancers di mama rilevati da 8%. A squadra di l'Istitutu Reale chì conduce stu studiu aspetta chì a qualità di l'algoritmi AI cuntinueghja à cresce. Una descrizzione completa di l'esperimentu hè stata publicata in JAMA Oncology.

W in una scala di cinque punti. Attualmente, assistemu à una accelerazione tecnologica significativa è ghjunghje à u livellu IV (alta automatizazione), quandu u sistema processa automaticamente automaticamente i dati ricevuti è furnisce à u specialista infurmazione pre-analizatu. Questu risparmia u tempu, evita l'errore umanu è furnisce una cura di i pazienti più efficaci. Hè ciò chì hà ghjudicatu qualchì mese fà Stan A.I. in u campu di a medicina vicinu à ellu, prof. Janusz Braziewicz da a Società Polacca di Medicina Nucleare in una dichjarazione à l'agenza di stampa polacca.

4. Macchina visuale di images medicale

Algoritmi, sicondu tali esperti cum'è prof. Brazievichancu indispensabile in questa industria. U mutivu hè u rapidu aumentu di u numeru di testi di diagnostichi di imaging. Solu per u periodu 2000-2010. u numeru di esaminazioni MRI è esami hà aumentatu deci volte. Sfortunatamente, u numeru di medichi specialisti dispunibuli chì puderanu eseguisce rapidamente è in modu affidabile ùn hè micca aumentatu. Ci hè ancu una carenza di tecnichi qualificati. L'implementazione di l'algoritmi basati in AI risparmia u tempu è permette una standardizazione cumpleta di e prucedure, oltre à evità l'errore umanu è trattamenti più efficaci è persunalizati per i pazienti.

Cum'è hè risultatu, ancu medicina forensica pò prufittà sviluppu di l'intelligenza artificiale. I specialisti in questu campu ponu determinà l'ora esatta di a morte di u mortu per l'analisi chimica di e secrezioni di vermi è altri criaturi chì si alimentanu di tessuti morti. Un prublema nasce quandu i mischi di secrezioni da diversi tipi di necrophages sò inclusi in l'analisi. Questu hè induve l'apprendimentu automaticu entra in ghjocu. I scientisti di l'Università di Albany anu sviluppatu un metudu di intelligenza artificiale chì permette una identificazione più rapida di e spezie di vermi basatu annantu à e so "impronte chimiche". A squadra hà furmatu u so prugramma di computer utilizendu mischi di diverse cumminazzioni di secrezioni chimichi da sei spezie di mosca. Hà decifratu e signature chimiche di e larve d'insetti utilizendu spettrometria di massa, chì identificanu i sustanzi chimichi misurà accuratamente u rapportu di massa à carica elettrica di un ion.

Allora, cum'è pudete vede, però L'IA cum'è un detective investigativu micca assai bonu, pò esse assai utile in un laboratoriu forensicu. Forse avemu aspittatu troppu da ella in questa tappa, anticipendu algoritmi chì metteranu i medichi fora di u travagliu (5). Quandu guardemu Intelligenza Artificiale più realisticamenti, cuncintrau nant'à benefizii pratichi specifichi piuttostu cà u generale, a so carriera in medicina pari assai promettenti di novu.

5. Visione di a vittura di u duttore