英特爾和賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院（賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院）正在組建一個(gè)聯(lián)盟，包含29家國(guó)際醫(yī)療和研究機(jī)構(gòu)，使用一種叫做 “聯(lián)邦學(xué)習(xí)”的隱私保護(hù)技術(shù)來(lái)訓(xùn)練可以識(shí)別腦腫瘤的人工智能模型。這項(xiàng)工作由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）國(guó)家癌癥研究所（NCI）的癌癥研究信息技術(shù)（ITCR）項(xiàng)目資助，它將向賓夕法尼亞大學(xué)生物醫(yī)學(xué)圖像計(jì)算和分析中心（CBICA）的首席研究員Spyridon Bakas博士提供研究資金，為期三年總計(jì)120萬(wàn)美元。

“AI在腦腫瘤的早期檢測(cè)方面大有可為，但要充分發(fā)揮全部潛力，將需要比任何一家醫(yī)療中心都要多的數(shù)據(jù)。借助英特爾軟件和硬件以及一些英特爾頂尖人才的支持，我們正在與賓夕法尼亞大學(xué)和由29家協(xié)作的醫(yī)療中心組成的聯(lián)盟展開(kāi)合作，在保護(hù)敏感的患者數(shù)據(jù)的同時(shí)，促進(jìn)腦腫瘤的識(shí)別。”–Jason Martin，英特爾研究院首席工程師

“機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練需要大量和豐富多樣的數(shù)據(jù)，這并不是某一單獨(dú)的機(jī)構(gòu)所能持有的，這點(diǎn)已被我們的科學(xué)界普遍認(rèn)可。我們正在協(xié)調(diào)一個(gè)由29家相互協(xié)作的國(guó)際醫(yī)療和研究機(jī)構(gòu)共同組成的聯(lián)盟，該聯(lián)盟能夠使用包括“聯(lián)邦學(xué)習(xí)”在內(nèi)的隱私保護(hù)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，將在此基礎(chǔ)上訓(xùn)練最先進(jìn)的AI醫(yī)療模型。今年，該聯(lián)盟將開(kāi)始開(kāi)發(fā)識(shí)別腦腫瘤的算法，此算法的數(shù)據(jù)集來(lái)自于國(guó)際腦腫瘤分割（BraTS）挑戰(zhàn)賽中大幅擴(kuò)展的數(shù)據(jù)集版本。該聯(lián)盟將允許醫(yī)學(xué)研究人員訪問(wèn)比以往數(shù)量大很多的醫(yī)療數(shù)據(jù)，同時(shí)能夠保護(hù)這些數(shù)據(jù)的安全。”- 賓夕法尼亞大學(xué)Spyridon Bakas博士

這是如何做到的呢？賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院與29家來(lái)自美國(guó)、加拿大、英國(guó)、德國(guó)、荷蘭、瑞士和印度的醫(yī)療和研究機(jī)構(gòu)，是使用“聯(lián)邦學(xué)習(xí)”的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種分布式機(jī)器學(xué)習(xí)方式，可以使得機(jī)構(gòu)組織能夠在不共享患者數(shù)據(jù)的情況下進(jìn)行深度學(xué)習(xí)項(xiàng)目的協(xié)作。

去年，賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院和英特爾率先發(fā)表了有關(guān)醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域“聯(lián)邦學(xué)習(xí)”的論文，特別展示了“聯(lián)邦學(xué)習(xí)”方法可以訓(xùn)練出一種模型，使其準(zhǔn)確率達(dá)到傳統(tǒng)無(wú)隱私保護(hù)訓(xùn)練準(zhǔn)確率的99%以上。該論文最初在西班牙格拉納達(dá)舉行的2018年國(guó)際醫(yī)學(xué)圖像計(jì)算和計(jì)算機(jī)輔助干預(yù)會(huì)議（MICCAI）上發(fā)表。這項(xiàng)新工作將利用英特爾軟件和硬件實(shí)現(xiàn)“聯(lián)邦學(xué)習(xí)”，為模型和數(shù)據(jù)提供額外的隱私保護(hù)。

根據(jù)美國(guó)腦腫瘤協(xié)會(huì)（ABTA）的數(shù)據(jù)，今年將有近8萬(wàn)人被確診患有腦腫瘤，其中兒童患者超過(guò)4600名。為了訓(xùn)練和建立一種檢測(cè)腦腫瘤的模型，以幫助早期檢測(cè)并獲得更好的結(jié)果，研究人員需要獲得大量相關(guān)的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)。然而，保持?jǐn)?shù)據(jù)私密性并使數(shù)據(jù)受到保護(hù)至關(guān)重要，這正是采用英特爾技術(shù)的“聯(lián)邦學(xué)習(xí)”的用武之地。通過(guò)這種方法，來(lái)自所有合作機(jī)構(gòu)的研究人員將能夠共同協(xié)作，構(gòu)建和訓(xùn)練一種算法來(lái)檢測(cè)腦腫瘤，同時(shí)保護(hù)敏感的醫(yī)療數(shù)據(jù)。

2020年，賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院和 29 家國(guó)際醫(yī)療和研究機(jī)構(gòu)將使用英特爾的“聯(lián)邦學(xué)習(xí)”硬件和軟件，在迄今為止最大的腦腫瘤數(shù)據(jù)集上進(jìn)行訓(xùn)練來(lái)生成全新的具有最佳性能的AI模型, 而其中敏感的病患數(shù)據(jù)將單獨(dú)保存在各個(gè)合作機(jī)構(gòu)中。預(yù)計(jì)參與發(fā)起該聯(lián)盟第一階段工作的合作機(jī)構(gòu)小組包括賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)院、圣路易斯華盛頓大學(xué)、匹茲堡大學(xué)醫(yī)療中心、范德比爾特大學(xué)、皇后大學(xué)、慕尼黑技術(shù)大學(xué)、伯爾尼大學(xué)、倫敦國(guó)王學(xué)院和塔塔紀(jì)念醫(yī)院等。

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