Структурный анализ систем

Алгоритм под названием CheXNeXt — это первый алгоритм в мире, который за считанные секунды может оценивать рентгеновские снимки на наличие признаков множества заболеваний одновременно и выдавать результаты, которые вполне соответствуют выводам профессиональных рентгенологов.

Алгоритмы, вроде CheXNeXt, однажды могут помочь врачам-диагностам быстрее ставить диагноз и не тратить лишнее время на консультации с другими врачами38.

5.10. Пример 9.22. Наблюдение за жизненными показателями пациентов

Управление по контролю за продуктами и лекарства США одобрило первый в мире алгоритм, наблюдающий за жизненными показателями пациентов и способный потенциально предсказать их смерть.

Алгоритм получил название Wave Clinical Platform, он разработан компанией ExcelMedical.

Платформа фиксирует малейшие изменения в жизненных показателях и посылает врачам предупреждение за шесть часов до потенциально скоропостижной смерти пациента. Алгоритм наблюдает за больными постоянно, и это практически невозможно осуществить с помощью исключительно человеческих работников. Как всем известно, медицинских работников не хватает по всему миру, и к каждому пациенту, даже тяжелому, невозможно поставить человека, который следил бы за ним постоянно и неустанно.

Wave создан именно для решения этой проблемы. Он в реальном времени показывает физиологическую и медицинскую информацию, которую может посмотреть медицинский работник как на рабочей станции, так и буквально со смартфона. При любом изменении показателей Wave автоматически подсчитывает риски и дает предупреждение заранее, если считает, что пациент находится в опасности или вскоре будет находиться.

Алгоритм не просто наблюдает за биометрическими показателями, но анализирует их системно. Например, небольшое снижение частоты дыхания в других системах сразу вызовет тревогу. Но если это снижение коррелирует с повышением давления, новый алгоритм, просчитав вероятности, даст знать о потенциально летальной ситуации

В клинических испытаниях, проведенных в медицинском центре Питтсбургского университета, Wave использовали в группе пожилых пациентов, и там, где систему подключали, она предотвратила шесть скоропостижных смертей39.

5.11. Пример 9.23. Вирус убивает злокачественные опухоли

Раковые клетки окружают фибробласты (другие клетки), защищающие раковые клетки от иммунной системы. Фибробласты также снабжают раковые клетки питательными веществами для роста.

Создали вирус, который убивает раковые клетки, кроме того, он также может уничтожать соседние клетки (фибробласты), которые обманным путем защищают рак от иммунной системы.

В настоящее время любая терапия, которая убивает «обманутые» фибробластные клетки, может также убивать фибробласты по всему телу — например в костном мозге и коже, вызывая токсичность.

Ученые использовали вирус под названием Enadenotucirev, он заражает только раковые клетки, здоровые клетки при этом оставляя. Вирусу добавили генетические инструкции, заставляющие инфицированные раковые клетки продуцировать белок, называемый биспецифическим Т-клеточным агентом.

Белок был предназначен для связывания с двумя типами клеток и склеивания их. В этом случае один конец был нацелен на связывание с фибробластами. Другой конец специально привязан к Т-клеткам — типу иммунной клетки, который отвечает за уничтожение дефектных клеток. Это заставило Т-клетки уничтожить прикрепленные фибробласты40.

5.12. Пример 9.24. Идентифицировать человека по походке

Компания Watrix разработала систему, способную идентифицировать человека с расстояния в 50 метров, даже он стоит спиной к камере или прячет лицо. Никаких специальных камер для этого не нужно — алгоритм способен анализировать уже существующие записи наблюдения и по ним определять личность человека с вероятностью в 94%.

Пока программа не может работать в реальном времени. Ей нужно примерно 10 минут, чтобы проанализировать около часа видео, в это время она формирует в базе силуэт человека и создает модель индивидуальной походки41.

5.13. Пример 9.25. Сокращение энергии на производство удобрений

Азотные удобрения наиболее распространены в мире. На их производство тратится огромное количество энергии.

В Принстонском университете разработали метод, резко сокращающий расходы энергии, необходимые для этого.

Производители вытягивают азот из воздуха и объединяют его с водородом. Азотный газ обилен, составляя около 78 процентов в атмосфере. Но атмосферный азот трудно использовать, потому что он заперт на пары атомов, называемые N2, и связь между этими двумя атомами является второй самой сильной по своей природе.

Поэтому требуется много энергии, чтобы разделить молекулу N2 и позволить атомам азота и водорода объединиться. Большинство изготовителей используют метод Хабера-Боша, подвергая N2 и водород железному катализатору в камере, нагретой до более чем 400 ^оС. Метод использует около 2% потребления энергии в мире.