AI加速推動醫(yī)療個體化轉(zhuǎn)型 基因組學(xué)將有望成為未來發(fā)展主流

在NVIDIA的深度學(xué)習和加速計算技術(shù)的幫助下，基因組學(xué)將有望成為主流。

自2003年首次對人類基因組進行測序以來，整個基因組測序流程的成本就一直在下降，而且下降的速度遠快于根據(jù)摩爾定律所預(yù)測的速度。從新生兒基因組測序到開展全國人口基因組計劃，該領(lǐng)域正在蓬勃發(fā)展，并且日趨個體化。

測序技術(shù)的進步引發(fā)了基因組數(shù)據(jù)的爆炸式增長。序列數(shù)據(jù)總量每七個月增加一倍。這一驚人的速度可能會使得到2025年基因組學(xué)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量比其他大數(shù)據(jù)源（例如天文學(xué)、Twitter和 YouTube）數(shù)據(jù)量總和的10倍還多，達到兩位數(shù)的艾字節(jié)。

各種新的測序系統(tǒng)，比如全球最大的基因組學(xué)研究集團——華大集團的DNBSEQ-T7等正在推動這項技術(shù)的廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)每天可以生成高達60個基因組，相當于6TB字節(jié)的數(shù)據(jù)。

憑借華大集團的流動池技術(shù)的發(fā)展以及一對NVIDIA V100 Tensor Core GPU所提供的加速，DNBSEQ-T7的測序速度提高了50倍，令其成為迄今為止吞吐量最高的基因組測序器。

隨著成本的下降和測序時間的縮短，這項技術(shù)的應(yīng)用范圍正在擴大，例如在分秒必爭的重癥監(jiān)護室為新生兒進行測序。

解決基因組分析瓶頸：GPU加速GATK

NVIDIA Parabricks GPU加速的GATK

基因組學(xué)界繼續(xù)不斷地從DNA中獲得新的洞察。近期所取得的突破包括通過單細胞測序了解細胞水平的突變以及使用循環(huán)血DNA檢測和監(jiān)測癌癥的液體活檢。

但一直以來，基因組分析都是測序流程中的計算瓶頸，而使用GPU加速可以解決這一瓶頸。

NVIDIA創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛在GTC China上告訴大家，Parabricks團隊（一家總部位于密歇根州安阿伯市的基因組學(xué)GPU軟件開發(fā)公司）已加入NVIDIA的醫(yī)療團隊，一同制定針對關(guān)鍵基因組分析流程的持續(xù)GPU加速方案。

通過與華大集團合作，Parabricks的軟件可以在一小時內(nèi)完成全基因組的分析。華大集團使用一臺內(nèi)置8個NVIDIA T4 Tensor Core GPU的服務(wù)器，證明了可以通過提高吞吐量將基因組測序成本降至2美元，這還不到現(xiàn)有系統(tǒng)成本的一半。

智能醫(yī)療設(shè)備讓你事半功倍

整個醫(yī)療行業(yè)都在發(fā)明新的醫(yī)療設(shè)備。上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司已推出兩款業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的醫(yī)療設(shè)備。uEXPLORER是全球首臺全身PET-CT掃描儀，對患者的全身進行靜態(tài)掃描。憑借這一先進的功能，該設(shè)備能夠快速、連續(xù)追蹤分布在整個人體內(nèi)的示蹤劑。

由于能夠拍攝全身，uEXPLORER大大縮短了掃描時間。與掃描時間長達20分鐘以上的傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，該設(shè)備只需30秒就能完成掃描，而且圖像質(zhì)量十分出色。uEXPLORER還在示蹤劑的劑量方面樹立了新的標桿。成像所需的劑量約為常規(guī)劑量的1/50，而且不會影響圖像質(zhì)量。

該系統(tǒng)已經(jīng)通過FDA批準，其采用了16個NVIDIA V100 Tensor Core GPU和8個Mellanox56GB/s無限帶寬技術(shù)（ InfiniBand）網(wǎng)絡(luò)鏈接來處理類似電影的掃描工作，這可能需要處理多達1TB的數(shù)據(jù)。美國加州大學(xué)戴維斯分校已經(jīng)開始使用該系統(tǒng)。該校的科學(xué)家們幫助設(shè)計了該系統(tǒng)?！蹲匀弧冯s志上也登載了一篇關(guān)于該系統(tǒng)的文章。YouTube上已有近50萬觀眾觀看了該主題的相關(guān)視頻。

聯(lián)影的另一個開創(chuàng)性系統(tǒng)——uRT-Linac，是首個支持從檢測到預(yù)防，全套放射治療的套裝儀器。

有了這套系統(tǒng)，對于那些居住在偏遠地區(qū)，就醫(yī)不便的患者來說，他們只需來到醫(yī)院一次，就可以接受診斷測試和治療。uRT-Linac結(jié)合了CT成像、AI處理技術(shù)來協(xié)助放療系統(tǒng)制定與模擬治療方案。通過多模態(tài)技術(shù)和AI，聯(lián)影改變了癌癥治療的性質(zhì)。

未來，越來越多的智能醫(yī)療設(shè)備將使用AI增強信號和圖像處理、優(yōu)化工作流程以及分析數(shù)據(jù)。

我們能看到的有能夠感知患者何時處于危險狀態(tài)的患者監(jiān)護儀，和可以在手術(shù)過程中為外科醫(yī)生提供指導(dǎo)的智能內(nèi)窺鏡。毫不夸張地說，未來，醫(yī)院中的每個傳感器都將具有AI所帶來的功能。

我們于近期發(fā)布的NVIDIA Clara AGX開發(fā)套件將幫助推動這一趨勢。Clara AGX包含基于NVIDIA Xavier SoCs和Volta Tensor Core GPU的硬件以及Clara AGX軟件開發(fā)套件，它能夠讓提高醫(yī)療行業(yè)智能化和個體化程度的智能醫(yī)療設(shè)備變得更加普及。