Интел работает с Университетом Пенсильвании над использованием методов сохранения конфиденциальности ИИ для выявления опухолей мозга

Лаборатории Интел и Медицинская школа Перельмана Университета Пенсильвании (Penn Medicine) создают федерацию с 29 международными учреждениями здравоохранения и исследований для обучения моделей искусственного интеллекта (ИИ), выявляющих опухоли мозга с помощью метода сохранения конфиденциальности, называемого федеративным обучением. Эта работа финансируется программой Информационных технологий для исследования рака (ICTR) Национального института рака (NCI) Национальных институтов здравоохранения (NIH) через грант на три года в размере 1,2 миллиона долларов, присужденный основному исследователю доктору Спиридону Бакасу в Центре биомедицинской вычислительной и аналитической графики (CBICA) Университета Пенсильвании.

«ИИ показывает большую перспективу для раннего обнаружения опухолей мозга, но для достижения своего полного потенциала ему потребуется больше данных, чем может содержать любое отдельное медицинское учреждение. Используя программное и аппаратное обеспечение Интел и поддержку некоторых из лучших умов Интел, мы работаем с Университетом Пенсильвании и федерацией 29 медицинских центров для продвижения выявления опухолей мозга, сохраняя при этом конфиденциальность чувствительных данных пациентов». – Джейсон Мартин, главный инженер, Лаборатории Интел

Как это работает

Медицинская школа Перельмана и 29 учреждений здравоохранения и исследований из США, Канады, Великобритании, Германии, Нидерландов, Швейцарии и Индии будут использовать федеративное обучение, которое представляет собой распределенный подход к машинному обучению, позволяющий организациям сотрудничать в проектах глубокого обучения без обмена данными пациентов.

Медицинская школа Перельмана и Лаборатории Интел были первыми, кто опубликовал статью о федеративном обучении в области медицинской визуализации, в частности, продемонстрировав, что метод федеративного обучения может обучить модель, достигающую более 99% точности модели, обученной традиционным, нечастным методом. Эта статья была впервые представлена на Международной конференции по медицинской визуализации и компьютерной помощи (MICCAI) 2018 года в Гранаде, Испания. Новая работа будет использовать программное и аппаратное обеспечение Интел для реализации федеративного обучения таким образом, чтобы обеспечить дополнительную защиту конфиденциальности как модели, так и данных.

«Широко принято в нашей научном сообществе, что обучение машинному обучению требует обильных и разнообразных данных, которые не может содержать ни одно учреждение. Мы координируем федерацию 29 сотрудничающих международных учреждений здравоохранения и исследований, которые смогут обучать модели ИИ для здравоохранения, используя технологии машинного обучения, сохраняющие конфиденциальность, включая федеративное обучение. В этом году федерация начнет разрабатывать алгоритмы, выявляющие опухоли мозга из значительно расширенной версии набора данных Международного вызова сегментации опухолей мозга (BraTS). Эта федерация позволит медицинским исследователям получить доступ к значительно большим объемам данных здравоохранения, сохраняя при этом безопасность этих данных». – доктор Спиридон Бакас, Университет Пенсильвании

Почему это важно:

Согласно Американской ассоциации опухолей мозга (ABTA), почти 80 000 человек будут диагностированы с опухолью мозга в этом году, из них более 4 600 – дети. Чтобы обучить и построить модель для обнаружения опухоли мозга, которая могла бы помочь в раннем обнаружении и лучших результатах, исследователям необходимо получить доступ к большим объемам соответствующих медицинских данных. Однако эти данные должны оставаться конфиденциальными и защищенными, и именно здесь на помощь приходит федеративное обучение с технологией Интел. Используя этот подход, исследователи из всех партнерских организаций смогут работать вместе над построением и обучением алгоритма для обнаружения опухоли мозга, сохраняя при этом конфиденциальность чувствительных медицинских данных.

Что дальше:

В 2020 году Penn и 29 международных учреждений здравоохранения и исследований будут использовать аппаратное и программное обеспечение Интел для федеративного обучения для создания новой модели ИИ, обученной на крупнейшем наборе данных об опухолях мозга – все это без того, чтобы чувствительные данные пациентов покидали отдельные учреждения-участники. Подмножество сотрудничающих учреждений, ожидаемых для участия в инициировании первой фазы этой федерации, включает в себя Госпиталь Университета Пенсильвании, Университет Вашингтона в Сент-Луисе, Медицинский центр Университета Питтсбурга, Университет Вандербильта, Королевский университет, Технический университет Мюнхена, Университет Берна, Королевский колледж Лондона и Госпиталь Тата.

Узнайте больше:

• Что такое федеративное обучение?
• Федеративное обучение для медицинской визуализации (блог)
• Продвижение ИИ и конфиденциальности не является нулевой суммой (оп-ед)
• Искусственный интеллект в Интел
• Федеративное обучение в медицине