英特爾AI顧問“穿越星際”守護(hù)宇航員健康

近日，英特爾人工智能（AI） 顧問與前沿開發(fā)實(shí)驗(yàn)室(FDL)的研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)關(guān)乎宇航員健康的、具有里程碑意義的研究，以便更好地了解輻射暴露對宇航員的生理影響。利用英特爾的人工智能技術(shù)，F(xiàn)DL創(chuàng)建了首款算法，結(jié)合小鼠和人體輻射暴露數(shù)據(jù)來識別癌癥進(jìn)展的生物標(biāo)記物。

英特爾AI顧問是一群精選出來的對太空和技術(shù)充滿熱情的員工團(tuán)隊(duì)。在認(rèn)識到這將是對地球及地球以外產(chǎn)生積極影響的機(jī)會(huì)，英特爾AI顧問決定與美國國家航空航天局前沿開發(fā)實(shí)驗(yàn)室（NASA FDL）研究團(tuán)隊(duì)緊密合作，在包括算法選擇、數(shù)據(jù)優(yōu)化、研究方向和如何最有效地應(yīng)用技術(shù)等廣泛的主題上為他們提供技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識。

FDL研究員Paul Duckworth表示： “在英特爾的幫助下，我們構(gòu)想了如何無需在物理位移數(shù)據(jù)的情況下，使因果機(jī)器學(xué)習(xí)模型能夠處理不同位置的數(shù)據(jù)?。我們在2021 年實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)，我們使用定制算法更好地了解、改善和支持了宇航員健康。這項(xiàng)研究非常有價(jià)值，有朝一日它可以幫助在國際空間站、未來空間站以及即將到來的2024年月球探測任務(wù)的宇航員，甚至是那些在地球上受癌癥影響的人們。”

在太空旅行中，宇宙輻射可以穿透數(shù)層鋼和鋁影響人體組織。它可能會(huì)導(dǎo)致宇航員的健康問題和未來的癌癥并發(fā)癥。由于現(xiàn)有太空任務(wù)中關(guān)于宇宙輻射對宇航員影響的數(shù)據(jù)很少，研究人員利用了人類宇航員數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)集受到各種機(jī)構(gòu)的嚴(yán)密保護(hù)。為了訪問這些孤立的數(shù)據(jù)，英特爾和FDL構(gòu)建了跨協(xié)作機(jī)構(gòu)聯(lián)盟的因果機(jī)器學(xué)習(xí)，這樣他們就能夠共享人工智能算法，以便在不需要分享數(shù)據(jù)的情況下根據(jù)存儲在不同位置的數(shù)據(jù)對其進(jìn)行訓(xùn)練。

“FDL宇航員健康團(tuán)隊(duì)在今年的考驗(yàn)中取得了一些非常令人難以置信的成果——無論是在他們對人類和小鼠數(shù)據(jù)的新組合方面，還是在確定了多個(gè)致癌基因方面”，英特爾首席技術(shù)顧問 HYPERLINK "https://www.linkedin.com/in/psfoley/" 說，“這項(xiàng)工作證明了當(dāng)公立和私立機(jī)構(gòu)合作可能會(huì)有更好的結(jié)果，以及如何利用聯(lián)合研究來解鎖那些原本會(huì)被埋藏的發(fā)現(xiàn)。我們相信，這項(xiàng)研究將繼續(xù)為宇航員帶來更優(yōu)的健康成效，并豐富地球上每個(gè)人的生活?！?

研究人員基于2020年FDL宇航員健康團(tuán)隊(duì)的情況，通過拓展基因編輯系統(tǒng)CRISP 1.0開發(fā)了CRISP 2.0。通過這項(xiàng)新的CRISP 2.0， 2021年的宇航員健康團(tuán)隊(duì)證明了嚙齒動(dòng)物的輻射數(shù)據(jù)可以作為人類輻射數(shù)據(jù)的同源物用來訓(xùn)練人類算法。因果機(jī)器學(xué)習(xí)方法解決了研究人員面臨的科學(xué)挑戰(zhàn)，以更精準(zhǔn)地預(yù)測受輻射影響的與癌癥和免疫反應(yīng)有關(guān)的基因。

這項(xiàng)研究利用了英特爾的OpenFL框架，該框架由英特爾和FDL研究人員在谷歌云（Google Cloud）上建立，使訓(xùn)練和聯(lián)合來自美國國家航空航天局（NASA）、梅奧診所（Mayo Clinic）和美國國家航空航天局基因?qū)嶒?yàn)室（NASA’s Gene Lab）等機(jī)構(gòu)的CRISP 2.0模型成為可能，而無需將數(shù)據(jù)移動(dòng)到一個(gè)中心位置。這是至關(guān)重要的，因?yàn)楸M管每個(gè)組織都擁有使用這些數(shù)據(jù)的必要權(quán)利，但這些數(shù)據(jù)是私有的，且能在航天器上生成的數(shù)據(jù)的傳輸成本很高。每個(gè)機(jī)構(gòu)都收到了一組用于對一個(gè)本地?cái)?shù)據(jù)集進(jìn)行一輪人工智能訓(xùn)練的全球模型。然后這個(gè)模型會(huì)被發(fā)送回中央節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聚合并重新共享給協(xié)作機(jī)構(gòu)。最后，使用CRISP2.0輸出結(jié)果以供進(jìn)一步分析和深入了解。

英特爾戰(zhàn)略創(chuàng)新和FDL合作伙伴經(jīng)理Shashi Jain表示:“與前沿開發(fā)實(shí)驗(yàn)室合作是一個(gè)可以利用尖端技術(shù)，以及公共和私營部門在探索醫(yī)學(xué)人工智能領(lǐng)域前所未有的合作，?大規(guī)模解決大難題的機(jī)會(huì)。我們相信，F(xiàn)DL宇航員健康團(tuán)隊(duì)的研究成果，將使美國國家航空航天局（NASA）能夠了解有關(guān)宇航員返回月球以及更遙遠(yuǎn)的地方時(shí)，更有效地保護(hù)宇航員的機(jī)制，并為加速人工智能在地球上的醫(yī)療保健應(yīng)用提供藍(lán)圖。”

除了支持FDL宇航員健康研究項(xiàng)目，英特爾還從顧問PatrickFoley那里提供了關(guān)于如何使用OpenFL將這些人工智能算法引入聯(lián)合研究設(shè)置的指導(dǎo)。作為合作成員，英特爾將繼續(xù)提供支持，專注于訓(xùn)練人工智能算法和軟件，以改善宇航員的健康。英特爾也將繼續(xù)在星辰大海的征途，以創(chuàng)新和求知的精神探索更廣闊的天地，去踐行宏旨：創(chuàng)造改變世界的科技，造福地球上每一個(gè)人。