211service.com
Watson går till jobbet på sjukhuset
Designad för att svara Jeopardy! frågor är IBMs Watson till liten nytta utöver spelprogrammets uppsättning. Men några av teknikerna som hjälpte datorn att besegra två människor Jeopardy ! mästare i februari visar lovande i ett nytt sammanhang: sjukhuset. Forskare i Kanada använder analyser som de som hjälpte datorn att dechiffrera ledtrådarnas språk för att ge en tidig varning när spädbarn på en intensivvårdsavdelning får en sjukhusburen infektion.
Dataflod: Strömmar av medicinska data från spädbarn på intensiven kan ge tidig varning om en infektion.
Som du kan förvänta dig är spädbarn på en intensivvårdsavdelning omgivna av utrustning som spårar deras vitala tecken, men mycket av den informationen är bortkastad, säger Carolyn McGregor , en forskare vid University of Ontario Institute of Technology. De producerar konstanta strömmar av data, säger hon, men den informationen destilleras ofta ner till en [sjuksköterskans] punktläsning var 60:e minut, skriven på papper.
McGregor leder ett projekt som har utvecklat mjukvara för att säkerställa att inget skrot av denna data går till spillo. På neonatal ICU på sjukhuset för sjuka barn i Toronto samlar den programvaran, kallad Artemis, in data från åtta spädbarnssängar. Systemet kan övervaka barnets elektrokardiogram, hjärtfrekvens, andningsfrekvens, blodsyrenivå, temperatur och blodtryck. Den kan också komma åt data från medicinska journaler, såsom barnets födelsevikt. McGregor och kollegor utvecklar algoritmer som använder dessa signaler för att upptäcka tecken på sjukhusburen infektion innan läkare och sjuksköterskor gör det.
Nuvarande praxis som används för att diagnostisera infektioner på intensivvårdsavdelningen har en hög andel falskt positiva, vilket innebär att många spädbarn är feldiagnostiserade och får läkemedel som de inte behöver, eller ockuperar en intensivsäng längre än nödvändigt. Bebisar som diagnostiserats med infektion har i genomsnitt en fördubbling av vistelsetiden, säger McGregor. Det vill vi minska.
Forskarna har redan visat att Artemis kan använda några av samma kliniska observationer som läkare använder för att diagnostisera spädbarn. Till exempel kan systemet upptäcka episoder av apné (en andningspaus), som tros öka i frekvens när en infektion sätter in, säger McGregor. Annan forskning har visat att en variation i hjärtfrekvens kan varna för en infektion 24 timmar innan de flesta andra symtom uppstår. Vi har föreslagit vår egen algoritm som använder dessa, och ett bredare utbud av data, för att upptäcka tecken på infektion, säger McGregor.
Två lite olika versioner av den algoritmen testas på ICU. Resultaten ska publiceras senare i år. Programvarans effektivitet kommer att bedömas genom att jämföra dess beslut och observationer med de som tas av medicinsk personal. Algoritmer som försöker lära sig nya varningstecken på infektion testas också. Ingen har haft tillgång till all denna data tidigare, så vi kan inte alltid hänvisa till tidigare forskning, säger McGregor.
Artemis är byggd på en analysplattform som heter InfoSphere Streams som, liksom Watson, har kommit ur IBMs forskning om hur programvara kan fatta beslut på plats med hjälp av data som kommer med hög hastighet från många olika källor.
Bearbetningsparadigmen vi hade tidigare passade helt enkelt inte med den typ av strömmande data vi har att göra med, säger McGregor. Programvara har traditionellt utfört analys genom att systematiskt söka igenom ett fast, välorganiserat datalager, som en person som navigerar i högarna i ett bibliotek, förklarar hon.
InfoSphere Streams, däremot, är baserad på en nyare, alternativ modell som kallas stream computing. Information flödar ständigt in i mjukvaran, där algoritmer för svar på frågor fungerar som filter och drar ut svar från den information som finns tillgänglig vid varje enskilt ögonblick.
Det gör det möjligt att ta emot data som rör sig för snabbt för att skrivas till hårddiskar, som är relativt tröga, säger Lipyeow Lim , en forskare vid University of Hawaii som tidigare arbetat vid IBM:s TJ Watson-laboratorium. När data kommer in vill man bara titta på den en gång och sedan släppa den, säger han. InfoSphere Streams tillhandahåller ett slags operativsystem för det tillvägagångssättet, säger Lim, och delar arbetet med att implementera ett visst program på många datorer så att systemet som helhet kan generera svar utan att överföra någon data till disken.
Det gör det möjligt för klustret av datorer som utgör Artemis att hålla jämna steg med alla olika datakällor som strömmar in för olika bebisar. Att övervaka en bebis kan du förmodligen göra med ett traditionellt system och förvaringsdesign, säger Lim. Utmaningen kommer när du vill övervaka många av dem.
Samma tillvägagångssätt gjorde det möjligt för Watson att svara på frågor tillräckligt snabbt för att konkurrera med mänskliga experter. Så fort den försågs med en ny ledtråd började många olika bearbetningsalgoritmer för naturligt språk att fungera parallellt. Deras resultat strömmade in till en analysmotor liknande den i InfoSphere Streams som förenade de olika svaren och bestämde sig för Watsons bästa svar.
McGregor utnyttjar Artemis kapacitet för stora mängder data för att utveckla den till en slags fjärrdiagnosresurs som kan tjäna neonatala intensivvårdsavdelningar runt om i världen. Vi har implementerat en molnversion så att ett kvinnosjukhus på Rhode Island strömmar data till mitt labb över en säker internetlänk, säger hon. Två sjukhus i Kina kommer att ansluta sina neonatala intensivvårdsavdelningar med denna teknik senare i år.
Under tiden maskiner som mer liknar Watson som imponerade Jeopardy ! tittarna är på sin egen, långsammare väg till sjukhuset. IBM har börjat samarbeta med röstigenkänningsföretaget Nuance för att undersöka hur ett Watson-liknande system som smälter forskningslitteratur, medicinska journaler och läkaranteckningar kan ge råd till läkare.