人工智能(AI)融入助自閉癥診斷,那人工智能是如何誕生?

醫(yī)學(xué)及科技界近年有不少研究引入人工智能(AI)技術(shù),幫助進行健康檢測及病癥診斷等。來自美國的兒童健康公司Cognoa 日前更宣布,其研究引進AI技術(shù),融入為自閉癥譜系障礙(ASD)診斷,并已交予美國食品及藥物監(jiān)管局(FDA)審批。

醫(yī)學(xué)及科技界近年有不少研究引入人工智能(AI)技術(shù),幫助進行健康檢測及病癥診斷等。來自美國的兒童健康公司Cognoa 日前更宣布,其研究引進AI技術(shù),融入為自閉癥譜系障礙(ASD)診斷,并已交予美國食品及藥物監(jiān)管局(FDA)審批。

目前兒科醫(yī)生會推薦大部分疑似發(fā)育遲緩的兒童到專家那里進行診斷并開出治療處方,往往令兒童及其家庭須等待數(shù)月甚至數(shù)年,才能得到ASD的初步診斷。

而該公司專為患有自閉癥和其他行為健康問題的兒童開發(fā)診斷和治療方案,其中的方案就幫助兒科醫(yī)生借AI能力、更有效診斷自閉癥,減少兒童診斷等待時間,也方便支援醫(yī)護人員、臨床管理。

Cognoa CEO David Happel 表示,該自閉癥診斷解決方案的準確性很高,超過所有預(yù)先設(shè)定的目標,而新申請中的關(guān)鍵研究數(shù)據(jù)亦充分。其中該關(guān)鍵研究數(shù)據(jù)來自去年7 月到今年5 月的臨床實驗,在全美14 個地區(qū)進行,涉及425 名參與者參與試驗﹐年齡介乎18至72 個月。

若方案最終獲得FDA 批準,其AI自閉癥診斷方案就能幫助全美約6萬4千名普通兒科醫(yī)生及早排除或診斷自閉癥,讓專家更專注患有癥狀的兒童,獲得適當(dāng)護理及治療。

現(xiàn)代人工智能誕生——深度學(xué)習(xí),大數(shù)據(jù)和AI

進入21世紀,得益于大數(shù)據(jù)和計算機技術(shù)的快速發(fā)展,許多先進的機器學(xué)習(xí)技術(shù)成功應(yīng)用于經(jīng)濟社會中的許多問題。麥肯錫全球研究院在一份題為《大數(shù)據(jù):創(chuàng)新、競爭和生產(chǎn)力的下一個前沿領(lǐng)域》的報告中估計,到2009年,美國經(jīng)濟所有行業(yè)中具有1000名以上員工的公司都至少平均擁有一個200兆兆字節(jié)的存儲數(shù)據(jù)。

到2016年,AI相關(guān)產(chǎn)品、硬件、軟件等的市場規(guī)模已經(jīng)超過80億美元,紐約時報評價道AI已經(jīng)到達了一個熱潮。大數(shù)據(jù)應(yīng)用也開始逐漸滲透到其他領(lǐng)域,例如生態(tài)學(xué)模型訓(xùn)練、經(jīng)濟領(lǐng)域中的各種應(yīng)用、醫(yī)學(xué)研究中的疾病預(yù)測及新藥研發(fā)等。深度學(xué)習(xí)(特別是深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和循環(huán)網(wǎng)絡(luò))更是極大地推動了圖像和視頻處理、文本分析、語音識別等問題的研究進程。

深度學(xué)習(xí)是機器學(xué)習(xí)的一個分支,它通過一個有著很多層處理單元的深層網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)中的高級抽象進行建模。根據(jù)全局逼近原理(Universal approximation theorem),對于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而言,如果要擬合任意連續(xù)函數(shù),深度性并不是必須的,即使一個單層的網(wǎng)絡(luò),只要擁有足夠多的非線性激活單元,也可以達到擬合目的。但是,目前深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到了更多的關(guān)注,這主要是源于其結(jié)構(gòu)層次性,能夠快速建模更加復(fù)雜的情況,同時避免淺層網(wǎng)絡(luò)可能遭遇的諸多缺點。

然而,深度學(xué)習(xí)也有自身的缺點。以循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為例,一個最常見的問題是梯度消失問題(沿著時間序列反向傳播過程中,梯度逐漸減小到0附近,造成學(xué)習(xí)停滯)。為了解決這些問題,很多針對性的模型被提出來,例如LSTM(長短期記憶網(wǎng)絡(luò),早在1997年就已經(jīng)提出,最近隨著RNN的大火,又重新進入大眾視野)、GRU(門控循環(huán)神經(jīng)單元)等等。

現(xiàn)在,最先進的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在某些領(lǐng)域已經(jīng)能夠達到甚至超過人類平均準確率,例如在計算機視覺領(lǐng)域,特別是一些具體的任務(wù)上,比如MNIST數(shù)據(jù)集(一個手寫數(shù)字識別數(shù)據(jù)集)、交通信號燈識別等。再如游戲領(lǐng)域,Google的deepmind團隊研發(fā)的AlaphaGo,在問題搜索復(fù)雜度極高的圍棋上,已經(jīng)打遍天下無敵手。

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