Intel työskentelee Pennsylvanian yliopiston kanssa luodakseen aivokasvaimia tunnistavan tekoälymallin yksityisyyttä suojelevalla menetelmällä

Intel (INTC ) Labs ja Pennsylvanian yliopiston Perelmanin lääketieteellinen koulu (Penn Medicine) perustavat 29 kansainvälisen terveydenhuollon ja tutkimuslaitoksen federaation kouluttamaan tekoälymalleja, jotka tunnistavat aivokasvaimia yksityisyyttä suojelevalla menetelmällä, jota kutsutaan federated learningiksi. Tämä työ on rahoitettu Informatics Technology for Cancer Research (ICTR) -ohjelman kautta, joka on osa National Cancer Institute (NCI):n ja National Institutes of Health (NIH):n rahoittamaa, kolmevuotista, 1,2 miljoonan dollarin tutkimushanketta, jonka pääjohtajana toimii Dr. Spyridon Bakas, Center for Biomedical Image Computing and Analytics (CBICA):ssa, Pennsylvanian yliopistossa.

”Tekoäly näyttää lupaavan tuloksia aivokasvaimien varhaisessa havaitsemisessa, mutta se vaatii enemmän dataa kuin yksikin lääketieteellinen keskus voi tarjota, jotta se voi saavuttaa täyden potentiaalinsa. Käyttämällä Intelin ohjelmistoja ja laitteita sekä saamalla tukea Intelin parhaimmista mielemme, työskentelemme Pennsylvanian yliopiston ja 29 terveydenhuollon ja tutkimuslaitoksen federaation kanssa edistääksemme aivokasvaimien tunnistamista suojelemalla samalla arkaluontoisia potilastietoja.” – Jason Martin, pääinsinööri, Intel Labs

Miten se toimii

Penn Medicine ja 29 terveydenhuollon ja tutkimuslaitosta Yhdysvalloista, Kanadasta, Iso-Britanniasta, Saksasta, Alankomaista, Sveitsistä ja Intiasta käyttävät federated learningia, joka on hajautettu koneoppimismenetelmä, joka mahdollistaa organisaatioiden yhteistyön syvän oppimisen projekteissa ilman potilastietojen jakamista.

Penn Medicine ja Intel Labs julkaisivat ensimmäisenä tutkimuksen federated learningista lääketieteellisen kuvantamisen alalla, osoittaen, että federated learning -menetelmä voi kouluttaa mallin, joka saavuttaa yli 99 %:n täsmällisyyden verrattuna perinteiseen, ei-yksityiseen menetelmään. Tämä tutkimus esiteltiin alun perin International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention (MICCAI) 2018:ssa, Granadassa, Espanjassa. Uusi työ hyödyntää Intelin ohjelmistoja ja laitteita federated learningin toteuttamiseen tavalla, joka tarjoaa lisäksi yksityisyyden suojaa sekä mallille että tiedoille.

”On laajalti hyväksytty tieteellisessä yhteisössämme, että koneoppimisen koulutus vaatii runsaasti ja monipuolista dataa, jota yksikin laitos ei voi hallita. Koordinoimme 29 kansainvälisen terveydenhuollon ja tutkimuslaitoksen federaatiota, joka pystyy kouluttamaan huipputason tekoälymalleja terveydenhuoltoon käyttäen yksityisyyttä suojelevia koneoppimismenetelmiä, mukaan lukien federated learningin. Tänä vuonna federaatio aloittaa algoritmien kehittämisen, jotka tunnistavat aivokasvaimia International Brain Tumor Segmentation (BraTS) -haasteen laajennetusta versiosta. Tämä federaatio mahdollistaa lääketieteellisten tutkijoiden pääsyn paljon laajempiin terveydenhuollon tietoihin suojelemalla samalla tietojen turvallisuutta.” – Dr. Spyridon Bakas, Pennsylvanian yliopisto

Miksi se on tärkeää:

American Brain Tumor Association (ABTA):n mukaan lähes 80 000 ihmistä saa aivokasvaimen diagnosin tänä vuonna, ja yli 4 600 heistä on lapsia. Jotta tutkijat voivat kouluttaa ja kehittää mallin, joka auttaa aivokasvaimen varhaisessa havaitsemisessa ja parantaa tuloksia, he tarvitsevat pääsyä laajiin määrään lääketieteellisiä tietoja. On kuitenkin olennaista, että tiedot säilytetään yksityisinä ja suojeltuina, ja tässä federated learning Intelin tekniikalla on avainrooli. Käyttämällä tätä lähestymistapaa tutkijat kaikista yhteistyökumppaneista voivat työskennellä yhdessä aivokasvaimen tunnistamiseen tähtäävän algoritmin kehittämiseksi suojelemalla samalla arkaluontoisia lääketieteellisiä tietoja.

Mitä seuraavaksi:

Vuonna 2020 Penn ja 29 kansainvälistä terveydenhuollon ja tutkimuslaitosta käyttävät Intelin federated learning -laitteita ja -ohjelmistoja luodakseen uuden huipputason tekoälymallin, joka on koulutettu laajimpaan aivokasvaimien tietokantaan toistaiseksi – kaikki ilman, että arkaluontoiset potilastiedot joutuvat yksittäisten yhteistyökumppaneiden ulkopuolelle. Federaation aloittamiseen osallistuvat laitokset ovat mm. 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 ja Tata Memorial Hospital.

Lue lisää:

• Mitä on federated learning?
• Federated Learning for Medical Imaging (blogi)
• Tekoäly ja yksityisyys eivät ole nollasummapeli (mielipidekirjoitus)
• Tekoäly Intelillä
• Federated Learning lääketieteessä