Watson går på arbejde på hospitalet

Designet til at svare Fare! spørgsmål, er IBMs Watson til lidt nytte ud over spilshowets sæt. Men nogle af de teknikker, der hjalp computeren med at besejre to mennesker Fare ! mestre i februar viser løfte i en ny sammenhæng: hospitalet. Forskere i Canada bruger analyser som dem, der hjalp computeren med at tyde sproget af spor for at give en tidlig advarsel, når babyer på en intensivafdeling får en hospitalsbåren infektion.

Dataflod: Strømme af medicinske data fra babyer på intensivafdelingen kan give tidlig advarsel om en infektion.

Som du ville forvente, er babyer på en intensivafdeling omgivet af udstyr, der sporer deres vitale tegn, men meget af disse data er spildt, siger Carolyn McGregor , en forsker ved University of Ontario Institute of Technology. De producerer konstante strømme af data, siger hun, men den information bliver ofte destilleret ned til en [sygeplejerskens] pletlæsning hvert 60. minut, skrevet på papir.

McGregor leder et projekt, der har udviklet software for at sikre, at intet skrot af disse data går til spilde. På den neonatale intensivafdeling på Hospital for Sick Children i Toronto indsamler denne software, kaldet Artemis, data fra otte spædbarnssenge. Systemet kan overvåge babyens elektrokardiogram, hjertefrekvens, vejrtrækningsfrekvens, blodets iltniveau, temperatur og blodtryk. Det kan også få adgang til data fra lægejournaler, såsom babyens fødselsvægt. McGregor og kolleger udvikler algoritmer, der bruger disse signaler til at opdage tegn på hospitalsbåren infektion, før læger og sygeplejersker gør det.

Nuværende praksis, der bruges til at diagnosticere infektioner på intensivafdelingen, har en høj falsk-positiv rate, hvilket betyder, at mange babyer bliver fejldiagnosticeret og modtager medicin, de ikke har brug for, eller optager en intensivseng i længere tid end nødvendigt. Babyer diagnosticeret med infektion har i gennemsnit en fordobling af liggetiden, siger McGregor. Det vil vi gerne reducere.

Forskerne har allerede vist, at Artemis kan bruge nogle af de samme kliniske observationer, som læger bruger til at diagnosticere babyer. For eksempel kan systemet opdage episoder med apnø (en pause i vejrtrækningen), som menes at øges i hyppighed, når en infektion sætter ind, siger McGregor. Anden forskning har vist, at en variation i puls kan advare om en infektion 24 timer før de fleste andre symptomer opstår. Vi har foreslået vores egen algoritme, der bruger disse og en bredere række af data til at opdage tegn på infektion, siger McGregor.

To lidt forskellige versioner af den algoritme er ved at blive afprøvet på intensivafdelingen. Resultaterne skal offentliggøres senere i år. Softwarens effektivitet vil blive bedømt ved at sammenligne dens beslutninger og observationer med dem, der er taget af medicinsk personale. Algoritmer, der forsøger at lære nye advarselstegn på infektion, bliver også testet. Ingen har haft adgang til alle disse data før, så vi kan ikke altid henvise til tidligere forskning, siger McGregor.

Artemis er bygget på en analyseplatform kaldet InfoSphere Streams, der ligesom Watson er opstået fra IBMs forskning i måder, hvorpå software kan træffe beslutninger på stedet ved hjælp af data, der kommer med høj hastighed fra mange forskellige kilder.

De behandlingsparadigmer, vi havde før, passede bare ikke med den slags streamingdata, vi har med at gøre, siger McGregor. Software har traditionelt udført analyser ved systematisk at gennemsøge et fast, velorganiseret lager af data, som en person, der navigerer i stablerne på et bibliotek, forklarer hun.

InfoSphere Streams er derimod baseret på en nyere, alternativ model kendt som stream computing. Information strømmer konstant ind i softwaren, hvor algoritmer til besvarelse af spørgsmål fungerer som filtre, der trækker svar ud fra den information, der er tilgængelig på et bestemt tidspunkt.

Det gør det muligt at overtage data, der bevæger sig for hurtigt til at blive skrevet til harddiske, som er relativt træge, siger Lipyeow Lim , en forsker ved University of Hawaii, som tidligere har arbejdet på IBMs TJ Watson-laboratorium. Efterhånden som data kommer ind, vil man kun se på det én gang, og så lade det gå, siger han. InfoSphere Streams giver en slags operativsystem til den tilgang, siger Lim, og deler arbejdet med at implementere et bestemt program på tværs af mange computere, så systemet som helhed kan generere svar uden at overføre data til disken.

Det gør det muligt for klyngen af ​​computere, der udgør Artemis, at holde trit med alle de forskellige datakilder, der strømmer ind til forskellige babyer. Overvågning af en baby kan du sandsynligvis gøre med et traditionelt system og opbevaringsdesign, siger Lim. Udfordringen kommer, når du vil overvåge mange af dem.

Den samme tilgang gjorde det muligt for Watson at besvare spørgsmål hurtigt nok til at konkurrere med menneskelige eksperter. Så snart den blev forsynet med en ny ledetråd, satte mange forskellige naturlige sprogbehandlingsalgoritmer i gang parallelt. Deres resultater strømmede ind i en analysemotor, der ligner den i InfoSphere Streams, som forenede de forskellige svar og besluttede sig for Watsons bedste svar.

McGregor udnytter Artemis' kapacitet til store mængder data til at udvikle det til en slags fjerndiagnose-ressource, der kan betjene neonatale intensivafdelinger over hele verden. Vi har implementeret en cloud-version, så et kvindehospital i Rhode Island streamer data til mit laboratorium over et sikkert internetlink, siger hun. To hospitaler i Kina vil forbinde deres neonatale intensivafdelinger ved hjælp af denne teknologi senere på året.

I mellemtiden, maskiner, der mere ligner Watson, der imponerede Fare ! seerne er på deres egen, langsommere vej til hospitalet. IBM er begyndt at samarbejde med stemmegenkendelsesfirmaet Nuance for at undersøge, hvordan et Watson-lignende system, der fordøjer forskningslitteratur, lægejournaler og lægenotater, kan rådgive klinikere.

skjule