贵州快3开奖结果

Nature長文:當AI深度學習遇上生物學



當下,被稱為第四次工業革命的人工智能AI),已經滲透到各個領域。如今,它為測量和分類超級龐大的生物數據提供了強有力的工具。但對于不知情的人來說,這項技術帶來了巨大的困難。

image.png

大腦的神經網絡長期以來一直激勵著人工智能研究者。來源: Alfred Pasieka/SPL/Getty

四年前,谷歌的科學家出現在加利福尼亞州舊金山格萊斯頓神經病研究所神經科學家Steve Finkbeiner的家門口。Finkbeiner和他的團隊使用一種名為“機器人顯微鏡(robotic microscopy)”的高通量成像策略來產生大量的數據,這些策略是他們為研究腦細胞而開發的。但團隊因無法快速分析數據而發愁。因此,Finkbeiner對合作的機會表示歡迎。

這幾位谷歌的研究人員則在谷歌位于山景城的研究部門Google Accelerated Science(GAS)工作,這個部門旨在利用谷歌的技術加快科學發現的進展。GAS的科學家們很有興趣將“深度學習”方法應用于由Finkbeiner團隊生成的影像數據。

深度學習算法從極大的帶注釋的數據集(如圖像或基因組的集合)中提取原始特征,并利用它們來創建一個基于隱藏在內部的模式的預測工具。一旦訓練完成,算法就可以應用這種訓練來分析其他數據。

Finkbeiner說,這種技術可以用來“解決真正困難、復雜的問題,并且能夠看到數據中的結構——這些數據量太大,對人類大腦來說太復雜,無法理解”。他說:“當時我不能誠實地說,不清楚地了解深入學習可能會遇到的問題,但是我知道我們以大約兩倍到三倍的速度生成數據,超出了我們的分析能力?!?/span>

如今,合作開始取得成效。Finkbeiner的團隊與谷歌的科學家們訓練了一套深度算法,其中包含兩組細胞,一組人工標記以突出了科學家通??床坏降奶卣?,另一組未標記。當他們后來用這套算法來識別未標記細胞的圖像時,Finkbeiner說,“它非常善于預測這些圖像的標簽應該是什么樣子?!?/span>

Finkbeiner的成功表明了人工智能(AI)最有前途的應用分支之一——深度學習正在深入生物學領域。在生物學中,深度學習算法以人類無法做到的方式深入研究數據,發現人類可能無法捕捉到的特征。研究人員利用這些算法對細胞圖像進行分類,建立基因組連接,加速藥物發現周期,甚至可以找到不同數據類型的鏈接,從基因組學和成像到電子病歷。

BioRxiv上有超過440篇文章討論深度學習,PubMed網站在2017年列出了700多篇與深度學習有關的參考文獻。這些工具正成為生物學家和臨床研究人員廣泛使用的工具。但是,研究人員在理解和使用這些算法方面仍面臨著挑戰。

1.訓練智能算法

深度學習算法依賴于神經網絡,這是20世紀40年代首次提出的一種計算模型,其中類神經元節點組成的網絡層模擬人腦對信息進行分析。費城賓夕法尼亞大學的計算生物學家Casey Greene說,直到大約5年前,基于神經網絡的機器學習算法依靠研究人員將原始信息加工成更有意義的形式,然后才將其輸入到計算模型中。但是,數據集的爆炸式增長以及算法創新,已經使人類的工作減少。機器學習的這種進步——“深度”部分——迫使計算機,而不是人類程序員,去尋找深藏數據之下的有意義的關系。隨著神經網絡中的層對信息進行過濾和排序,它們還可以相互通信,從而允許每個層優化前一個層的輸出。

image.png

來源:Jeremy Linsley/Drew Linsley/Steve Finkbeiner/Thomas Serre

最終,這個過程允許訓練有素的算法分析一個新的圖像,并正確地識別出它。但是,減少人類的參與,他們就無法控制分類過程,甚至無法精確地解釋軟件正在做什么。Finkbeiner說,雖然這些深度學習的網絡能夠驚人地準確預測,但“有時要弄清楚網絡看到的是什么才做出如此好的預測,仍然是一個挑戰?!?/span>

盡管如此,包括成像在內的許多生物學的分支學科,正在收獲這些預測的回報。十年前,自動化生物圖像分析軟件專注于測量一組圖像中的單個參數。例如,2005年,麻省理工學院布羅德研究所和哈佛劍橋哈佛大學的計算生物學家Anne Carpenter發布了一個名為CellProfiler的開源軟件包,幫助生物學家定量測量各個特征:比如顯微鏡下熒光細胞的數量,或斑馬魚的長度。




上一篇:專訪《細胞》封面作者張康:AI診斷眼病是這樣超越人類的
下一篇:特別關注丨Science雜志報道西湖大學預期將獲正式批準成立
<del id="vhp1d"><span id="vhp1d"></span></del>
<ins id="vhp1d"><noframes id="vhp1d"><del id="vhp1d"></del>
<cite id="vhp1d"><noframes id="vhp1d"><cite id="vhp1d"><noframes id="vhp1d">
<ins id="vhp1d"></ins>
<ins id="vhp1d"></ins>
<del id="vhp1d"><th id="vhp1d"><del id="vhp1d"></del></th></del>
<cite id="vhp1d"></cite>
<ins id="vhp1d"><noframes id="vhp1d"><cite id="vhp1d"></cite>
<cite id="vhp1d"></cite>
<cite id="vhp1d"></cite>
<cite id="vhp1d"><span id="vhp1d"></span></cite>
<cite id="vhp1d"><noframes id="vhp1d">
<ins id="vhp1d"></ins>
贵州快3开奖结果 新宝彩票|官网登录 河北福彩排列5走势图 香港彩票|官网登录 3G彩票|手机app下载 红中彩票|官网登录 辽宁35选7开奖走势图 彩8彩票|官网登录 网信彩票|手机app下载 金龙彩票|手机app下载 河北福彩排列5走势图 大世界彩票|手机app下载 163彩票|手机app下载 306彩票|官网登录 2044彩票|手机app下载 92彩票|手机app下载