bittimies

Tekoäly nostaa biotieteetkin uudelle tasolle

Tekoälyn nopea kehitys ja sen sovellukset ovat megatrendejä kaikkialla maailmassa. Kehitystä edelleen vauhdittavan autonomisen koneoppimisen odotetaan lyövän itsensä läpi jo lähivuosina. Tekoälystä tulee osa kaikkien suurten tieteellisten ongelmien ratkaisua – biotieteissä tekoälyllä voi hallita ja analysoida alan valtavia tiedostoja.

Eduskunnan tulevaisuusraportissa Suomen sata uutta mahdollisuutta 2018–2038 tekoäly esiintyy kaikkialla. Arvioitaessa tulevaisuuden teknologioiden vaikuttavuutta, neuroverkkoja ja syväoppimista, eli tekoälyn kehitystä itsessään, pidetään kaikkein tärkeimpänä. Sen pohjalta rakentuvat lähes kaikki raportin mainitsemat vaikuttavimmat sovellukset, robottiautoista ja älylaseista puheen- ja kasvojentunnistukseen.

Loppukeväästä pidetyssä Bioteollisuus Forum -tekoälyseminaarissa todettiin, että biotieteissä tekoälyn ensimmäisiä sovelluksia on, että se mahdollistaa ihmisten yhä yksilöllisempiä tarpeita. Valtavia määriä tietopankkien sisältämää dataa voidaan analysoida ja verrata yksilön mittaustietoihin. Tuloksena saadaan yksilöllinen profilointi.

Profiloinnin sisältö voi olla yksilöllistetty terveydenhoito, yksilöllinen ennakoiva lääkitys tai vaikka yksilöllisesti rakennettu ruokavalio, jossa sekä kohdehenkilön perimä ja terveydentila, että hetkelliset ravintotarpeet on otettu huomioon.

Tekoäly lähestyy scifi-tasoa

– Koneälyn keskeinen matematiikka on ollut olemassa useita vuosia, mutta algoritmit on saatu toimimaan vasta, kun laskentateho on parantunut. Nyt koneoppiminen on päässyt hyvään vauhtiin ja tuloksena on huomiota herättäviä tuloksia esimerkiksi kuva- ja puhetunnistuksen aloilla, sanoi seminaarissa Risto Bruun Curious AI Oy:sta.

The Curious AI Company on kolmisen vuotta sitten perustettu suomalainen tutkimusyritys, joka kehittää tekoälyä ja sen sovelluksia, kuten itseajavia autoja varten. Lähtökohtana on aivojen neuroverkkoja simuloiva teknologia ja monikerroksinen syväoppiminen.

– Nykyinen tekoäly perustuu syväoppimiseen, jossa yhdistetään havainnointi ja oppimisprosessi. Joillakin aloilla on saatu aikaan automaatiota, jonka tulokset ovat parempia kuin ihmisen aikaansaamia. Tekoälyllä pystytään nopeasti diagnosoimaan syöpäsoluja potilasnäytteen kuvasta, kun taas mainosala käyttää tekoälyä asiakkaiden profiloimiseen, Bruun totesi.

Syväoppimisessa kone oppii itsekseen, kunhan siihen on syötetty tarpeellinen määrä yksilöityä ja luokiteltua pohjatietoa. Annettujen tietojen perusteella kone oppii ensin alkeet ja vähitellen kerroksittain tiedoista koostuvat kokonaisuudet ja yhteydet. Tekoälyn tästä kehitysvaiheesta ollaan siirtymässä koneiden yhä itsenäisempään oppimiseen.

– Nykymenetelmät vaativat vielä paljon ihmistyötä tehtävien määrittelyyn. Tekoälyn edistyneempi versio, autonominen koneoppiminen, on odotettavissa vuoden 2020 paikkeilla. Siinä kone oppii itsenäisesti melko vähistä alkutiedoista, kunhan reunaehdot on annettu. Jokaisesta käsittelemästään havainnosta kone oppii lisää. Tekoälyyn sisältyy myös päättelykyky, joten kone voi tehdä havainnoistaan itsenäisiä johtopäätöksiä.

Bruunin mukaan tekoälyn taso lähestyy jo sitä, mitä tähän asti on pidetty scifinä. Kehitys on kuitenkin asteittainen, joten emme välttämättä edes huomaa sitä.

– Vielä meillä ei ole itsestään ajavia robottiautoja, mutta niiden tarvitsemat tekoälyratkaisut ovat suurelta osin jo jokapäiväisessä käytössä. Ajamme itse, mutta navigaattorin opastamina, ja autossa on vakionopeuden säädin, kaistavahti ja hätäjarrutus.

– Tavalliset, tietotekniikkaa sisältävät laitteemme kehittyvät asteittain älykkäiksi digitaalisiksi työkavereiksi. Tekoälyä pitää soveltaa, jotta siitä tulee hyödyllinen työkalu, eikä mikään hallitsematon ilmiö. 

Genomi selvitetään kohta rutiinina

Biotieteissä suurten tietomäärien, eli big datan, hallitseminen ja hyödyntäminen on tekoälyn luonteva sovellus. Yhä enemmän tietoa kerätään järjestelmällisesti talteen biopankkeihin. Siihen on suuresti vaikuttanut geneettisten analyysien nopeasti alentunut hinta.

– Perimän selvittäminen ei enää ole kallista. Ihmisen koko genomin kartoitus maksaa tällä hetkellä noin 1 500 euroa, ja sillä saadaan siis selville yksilön kaikki tunnetut ja tuntemattomat perintötekijät. Tervey­denhoidossa genomin selvityksestä tulee ajan myötä yleinen käytäntö, totesi seminaarissa BC Platformsin teknillinen johtaja Juho Paaso.

BC Platforms Ltd Oy on parikymmentä vuotta vanha suomalais-sveitsiläinen bioinformatiikan ohjelmistoyritys. Juuret ovat MIT:n kanssa tehdyssä yhteistyöprojektissa: tietopankissa, johon tallennettiin suomalaisia väestöryhmätietoja. BC Platforms tekee yhteistyötä yli 70 tutkimuslaitoksen kanssa 20 maassa.

– Yhdessä Coloradon yliopiston kanssa rakennamme biopankin, johon tallennetaan viiden miljoonan potilaan kliiniset tiedot sekä 500 000 potilaan koko genomin tiedot. Se on jo niin iso kokonaisuus, että saadaan genotyyppien tilastotietoja väestötasolla, Paaso sanoi.

– Biopankin portaalin kautta tutkija voi saada genomin suhteen profiloitujen potilaiden kliinisiä tietoja tietämättä, keitä ne potilaat ovat.

Kone laskee syöpäsoluja näytteestä

Valtavien tietomäärien analysointi on kasvavan potilaskuvantamisen haaste. Konenäkö ja tekoäly antavat tähän apua. Helsingin yliopiston molekyylilääketieteestä oheisyrityksenä syntynyt Fimmic Oy kehittää syväoppimisalgoritmeja digitaalisen patologian tietokoneavusteiseen analyysiin.

– Kudosanalytiikka on muuttumassa digitaaliseksi. Digitaalisesta näytekuvasta saadaan tekoälyllä nopeasti laskettua kymmeniätuhansia syöpäsoluja, tai pystytään todentamaan punasoluista malariainfektio vain muutamassa sekunnissa, sanoi Fimmicin toimitusjohtaja Kaisa Helminen.

– Opettamalla neuroverkkoja eri tiedoilla olemme kehittäneet viitisenkymmentä tekoälysovellusta tutkimuskäyttöön. Tähtäämme kliiniseen diagnostiikkaan, mutta siihen menee aikaa, muun muassa puuttuvan lainsäädännön vuoksi.

– Tekoälyratkaisumme ei ole tarkoitettu suoraan diagnosointiin, vaan se on diagnoosityötä tukeva työkalu, Helminen totesi. •

teksti: Harriet Öster • kuva: IngImage

 

 

Anna palautetta

Viesti välitetään sähköpostilla sivuston ylläpitäjille. Sitä ei julkaista.

Anna palautetta

Viesti välitetään sähköpostilla sivuston ylläpitäjille. Sitä ei julkaista.