Intel spolupracuje s University of Pennsylvania na používání umělých inteligencí chránících soukromí pro identifikaci mozkových tumorů

Intel Labs a Perelman School of Medicine na University of Pennsylvania (Penn Medicine) vytváří federaci se 29 mezinárodními zdravotnickými a výzkumnými institucemi za účelem výcviku umělých inteligencí (AI), které identifikují mozkové tumory pomocí techniky chránící soukromí nazvané federated learning. Tato práce je financována programem Informatics Technology for Cancer Research (ICTR) Národního onkologického institutu (NCI) Národních zdravotních institutů (NIH), prostřednictvím tříleté grantové podpory ve výši 1,2 milionu dolarů, kterou obdržel hlavní výzkumník Dr. Spyridon Bakas, v Centru pro biomedicínské výpočetní a analytické techniky (CBICA) University of Pennsylvania.

“Umělá inteligence slibuje velké úspěchy v rané detekci mozkových tumorů, ale bude vyžadovat více dat, než jaké má k dispozici jediné lékařské centrum, aby dosáhla svého plného potenciálu. S využitím softwaru a hardwaru Intel a podpory od některých z nejchytřejších myslí Intelu spolupracujeme s University of Pennsylvania a federací 29 spolupracujících lékařských center na pokroku v identifikaci mozkových tumorů při ochraně citlivých pacientských dat.” – Jason Martin, hlavní inženýr, Intel Labs

Jak to funguje

Penn Medicine a 29 zdravotnických a výzkumných institucí ze Spojených států, Kanady, Spojeného království, Německa, Nizozemska, Švýcarska a Indie bude používat federated learning, což je distribuovaný přístup k strojovému učení, který umožňuje organizacím spolupracovat na projektech hlubokého učení bez sdílení pacientských dat.

Penn Medicine a Intel Labs byli první, kdo publikoval článek o federated learning v oblasti medicínského zobrazování, zejména prokázali, že metoda federated learning může vyškolit model, který dosahuje přes 99 % přesnosti modelu vyškoleného tradiční, neprivátní metodou. Tento článek byl původně představen na Mezinárodní konferenci o medicínském zobrazování a počítačem asistované intervenci (MICCAI) 2018, v Granadě, Španělsku. Nová práce bude využívat software a hardware Intel k implementaci federated learning způsobem, který poskytuje dodatečnou ochranu soukromí jak modelu, tak dat.

“Je všeobecně přijímáno naší vědeckou komunitou, že školení strojového učení vyžaduje dostatek a rozmanitých dat, které nemůže mít k dispozici žádná jediná instituce. Koordinujeme federaci 29 mezinárodních zdravotnických a výzkumných institucí, které budou moci vyškolit špičkové modely AI pro zdravotnictví pomocí technologií chránících soukromí, včetně federated learning. Letos federace začne vyvíjet algoritmy, které identifikují mozkové tumory z velké verze Mezinárodní výzvy pro segmentaci mozkových tumorů (BraTS) datasetu. Tato federace umožní lékařským výzkumníkům přístup k mnohem větším množstvím zdravotních dat, zatímco ochrání bezpečnost těchto dat.” – Dr. Spyridon Bakas, University of Pennsylvania

Proč je to důležité:

Podle Americké asociace mozkových tumorů (ABTA), téměř 80 000 lidí bude letos diagnostikováno s mozkovým tumorem, z nichž více než 4 600 jsou děti. Aby mohli výzkumníci vyškolit a vytvořit model, který detekuje mozkový tumor a který by mohl pomoci při rané detekci a lepších výsledcích, potřebují přístup k velkým množstvím relevantních medicínských dat. Je však nezbytné, aby tato data zůstala soukromá a chráněná, a to je místo, kde federated learning s technologií Intel přichází. Díky tomuto přístupu budou moci výzkumníci ze všech partnerů spolupracovat na vytváření a školení algoritmu pro detekci mozkového tumoru, zatímco budou chránit citlivá medicínská data.

Co dál:

V roce 2020 budou Penn a 29 mezinárodních zdravotnických a výzkumných institucí používat federated learning hardware a software Intel k vytvoření nového špičkového modelu AI, který bude vyškoleno na největší dataset mozkových tumorů do současnosti – vše bez toho, aby citlivá pacientská data opustila jednotlivé spolupracovníky. Předpokládá se, že subset spolupracujících institucí, které se zúčastní zahájení první fáze této federace, zahrnuje Hospital of the University of Pennsylvania, Washington University in St. Louis, University of Pittsburgh Medical Center, Vanderbilt University, Queen’s University, Technical University of Munich, University of Bern, King’s College London a Tata Memorial Hospital.

Více informací:

• Co je federated learning?
• Federated Learning for Medical Imaging (blog)
• Pokroky v AI a soukromí nejsou nulovou hrou (op-ed)
• Umělá inteligence v Intelu
• Federated Learning v medicíně