211service.com
Watson gaat werken in het ziekenhuis
Ontworpen om te beantwoorden Gevaar! vragen, IBM's Watson is van weinig nut buiten de set van de spelshow. Maar sommige van de technieken die de computer hielpen om twee mensen te verslaan Gevaar ! kampioenen in februari zijn veelbelovend in een nieuwe context: het ziekenhuis. Onderzoekers in Canada gebruiken analyses zoals die waarmee de computer de taal van aanwijzingen heeft helpen ontcijferen om een vroege waarschuwing te geven wanneer baby's op een intensive care-afdeling een ziekenhuisinfectie oplopen.
Gegevens stortvloed: Stromen medische gegevens van baby's op de IC kunnen een vroege waarschuwing geven voor een infectie.
Zoals je zou verwachten, worden baby's op een IC omringd door apparatuur die hun vitale functies bijhoudt, maar veel van die gegevens worden verspild, zegt Caroline McGregor , een onderzoeker aan het University of Ontario Institute of Technology. Ze produceren constante gegevensstromen, zegt ze, maar die informatie wordt vaak gedestilleerd tot de plek van een [verpleegkundige] die elke 60 minuten op papier leest.
McGregor leidt een project dat software heeft ontwikkeld om ervoor te zorgen dat er geen schroot van die gegevens verloren gaat. Op de neonatale ICU van het Hospital for Sick Children in Toronto verzamelt die software, Artemis genaamd, gegevens van acht babybedjes. Het systeem kan het elektrocardiogram, de hartslag, de ademhalingssnelheid, het zuurstofgehalte in het bloed, de temperatuur en de bloeddruk van de baby controleren. Het heeft ook toegang tot gegevens uit medische dossiers, zoals het geboortegewicht van de baby. McGregor en collega's ontwikkelen algoritmen die deze signalen gebruiken om tekenen van ziekenhuisinfecties te herkennen voordat artsen en verpleegkundigen dat doen.
De huidige praktijk voor het diagnosticeren van infecties op de IC heeft een hoog percentage fout-positieven, wat betekent dat veel baby's een verkeerde diagnose krijgen en medicijnen krijgen die ze niet nodig hebben, of dat ze langer dan nodig op een IC-bed liggen. Baby's bij wie een infectie is vastgesteld, hebben gemiddeld een verdubbeling van de verblijfsduur, zegt McGregor. Dat willen we verminderen.
De onderzoekers hebben al aangetoond dat Artemis enkele van dezelfde klinische observaties kan gebruiken die artsen gebruiken om baby's te diagnosticeren. Het systeem kan bijvoorbeeld episodes van apneu (een adempauze) herkennen, waarvan wordt aangenomen dat deze in frequentie toenemen wanneer een infectie optreedt, zegt McGregor. Ander onderzoek heeft aangetoond dat een variatie in hartslag 24 uur voordat de meeste andere symptomen optreden, kan waarschuwen voor een infectie. We hebben ons eigen algoritme voorgesteld dat deze, en een breder scala aan gegevens, gebruikt om tekenen van infectie te detecteren, zegt McGregor.
Op de IC worden twee enigszins verschillende versies van dat algoritme uitgeprobeerd. De resultaten worden later dit jaar gepubliceerd. De effectiviteit van de software wordt beoordeeld door de beslissingen en observaties te vergelijken met die van medisch personeel. Algoritmen die nieuwe waarschuwingssignalen van infectie proberen te leren, worden ook getest. Niemand heeft eerder toegang gehad tot al deze gegevens, dus we kunnen niet altijd verwijzen naar eerder onderzoek, zegt McGregor.
Artemis is gebouwd op een analyseplatform genaamd InfoSphere Streams dat, net als Watson, voortkwam uit IBM-onderzoek naar manieren waarop software ter plekke beslissingen kan nemen met behulp van gegevens die met hoge snelheid uit veel verschillende bronnen komen.
De verwerkingsparadigma's die we eerder hadden, pasten gewoon niet bij het soort streaminggegevens waarmee we te maken hebben, zegt McGregor. Software heeft traditioneel analyses uitgevoerd door systematisch een vaste, goed georganiseerde opslag van gegevens te doorzoeken, zoals iemand die door de stapels van een bibliotheek navigeert, legt ze uit.
InfoSphere Streams daarentegen is gebaseerd op een nieuwer, alternatief model dat bekend staat als stream computing. Er stroomt voortdurend informatie de software binnen, waar vraag-beantwoordende algoritmen als filters werken en antwoorden uit de beschikbare informatie op een bepaald moment halen.
Dat maakt het mogelijk om gegevens op te nemen die te snel bewegen om naar harde schijven te worden geschreven, die relatief traag zijn, zegt Lipyeow Lim , een onderzoeker aan de Universiteit van Hawaï die eerder werkte in het TJ Watson-laboratorium van IBM. Als gegevens binnenkomen, wil je er maar één keer naar kijken en het dan loslaten, zegt hij. InfoSphere Streams biedt een soort besturingssysteem voor die aanpak, zegt Lim, en deelt het werk van de implementatie van een bepaald programma over veel computers, zodat het systeem als geheel antwoorden kan genereren zonder gegevens op schijf te zetten.
Dat stelt het cluster van computers waaruit Artemis bestaat in staat om alle verschillende gegevensbronnen bij te houden die binnenstromen voor verschillende baby's. Het monitoren van één baby zou je waarschijnlijk kunnen doen met een traditioneel systeem en opslagontwerp, zegt Lim. De uitdaging komt wanneer u veel van hen wilt controleren.
Met dezelfde aanpak kon Watson vragen snel genoeg beantwoorden om te concurreren met menselijke experts. Zodra het van een nieuwe aanwijzing werd voorzien, gingen veel verschillende natuurlijke taalverwerkingsalgoritmen parallel aan het werk. Hun resultaten stroomden binnen in een analyse-engine die vergelijkbaar is met die in InfoSphere Streams, die de verschillende antwoorden met elkaar in overeenstemming bracht en besloot wat de beste reactie van Watson was.
McGregor maakt gebruik van Artemis' capaciteit voor grote hoeveelheden gegevens om het te ontwikkelen tot een soort hulpmiddel voor diagnose op afstand dat neonatale IC's over de hele wereld kan dienen. We hebben een cloudversie geïmplementeerd zodat een vrouwenziekenhuis in Rhode Island gegevens naar mijn lab streamt via een beveiligde internetverbinding, zegt ze. Twee ziekenhuizen in China zullen later dit jaar hun neonatale IC's aansluiten met deze technologie.
Ondertussen machines die meer lijken op de Watson die indruk maakten Gevaar ! kijkers zijn op hun eigen, langzamere weg naar het ziekenhuis. IBM is begonnen samen te werken met spraakherkenningsbedrijf Nuance om te onderzoeken hoe een Watson-achtig systeem dat onderzoeksliteratuur, medische dossiers en doktersverklaringen verwerkt, clinici zou kunnen adviseren.