《5月22日_COVID-19的机器学习需要全球协作和数据共享》

  • 来源专题:COVID-19科研动态监测
  • 编译者: zhangmin
  • 发布时间:2020-05-24
  • 1.时间:2020年5月22日

    2.机构或团队:巴黎第七大学UDR医学院、法国巴黎皮蒂埃-萨尔佩特里埃尔医院、法国Bichat-Claude-Bernard医院、法国卫生和医学研究所、加拿大麦吉尔大学、加拿大Facebook AI 实验室等

    3.事件概要:

    Nature Machine Intelligence 期刊于5月22日发表了法国巴黎第七大学UDR医学院等机构的评论文章“Machine Learning for COVID-19 needs global collaboration and data-sharing”。文章称,COVID-19大流行给社会带来了历史性挑战。大量的数据需要机器学习(ML)来改善和加速COVID-19的诊断、预后和治疗。但是,必须采用全局和开放的方法来避免这些应用程序中的陷阱。

    文章表示,尽管COVID-19的空前传播速度在一定程度上源于日益全球化的社会,但全球科学数据共享也为抗击这种疾病提供了有希望的工具。在过去的四个月中,已经发表了超过12,400篇COVID-19相关的文章,这些研究大多数遵循标准的科学方法,即一次在受控样本上研究一些假设。尽管这种方法无可否认是成功的,但它却面临着两个众所周知的挑战,即它需要大量的专业知识和人力投入以及一次只考虑少数几个假设。本文中研究人员描述了ML可以补充COVID-19大流行中的标准统计方法的两个领域,讨论了这种ML方法所带来的实际挑战,并倡导全球协作和数据共享。

    文章表示,ML可以减轻医学专家的工作量。ML技术可以减少进行自动化分析所需的时间,并允许人工智能从业人员为临床医生提供支持。但是,目前仅限于相对较小的队列使用ML医学图像来诊断或预后COVID-19。因此,这些研究无法很好地控制算法可能从胸部图像中检测到的许多混杂因素(例如年龄、肥胖)。一种有前途的策略是从相似图像的更大数据集中预训练ML模型,从而学习要计算的通用特征,然后可以使用这些特征来促进从COVID-19图像进行训练。此外,ML可以加快治疗筛选。文章指出,标准方法一次只考虑少数假设。例如,在已注册的用于识别COVID-19的治疗方法的1200多个临床试验中,大多数集中于一种或多种药物的独特选择,这些药物是根据相关性的不同而手工选择的。ML可以通过同时考虑几种潜在的抗病毒药物,依靠DNA序列和/或蛋白质结构(包括SARS-CoV-2的潜在药物结合位点)来预测药物与病毒之间的相互作用,从而拓宽此类筛选和选择过程。文章表示,尽管如此,不应忽略基于ML的治疗研究的挑战。首先,ML无法加速基础生物学,甚至蛋白质折叠的预测仍然是一个非常困难的问题。对于疫苗,有一个必要的等待期。其次,一个主要的伦理问题是绕过适当的临床试验的诱惑,机器学习算法可能会大大增加这种风险。

    文章表示,总的来说,机器学习有望补充而不是取代用于诊断、预后和治疗的标准方法。目前有两个主要挑战限制了机器学习的潜在影响。首先,医疗保健专业人员必须意识到,像人类一样,机器学习很容易受到系统性偏差的影响(例如,扫描设备、患者年龄等)。其次,缺乏大型医疗、临床、影像和基因公共资源库,导致每个机构都在自己的小型数据集上本地开发自己的分析管道,这极大地限制了结果的可推广性。文章指出,国际严重急性呼吸系统和新兴感染联合会(ISARIC)计划旨在提供有关COVID-19患者的大型共享临床数据库。其他机构也签署了数据共享协议,以确保广泛,快速地共享数据,并且可以为新的假设提供依据,但是这仍然是零碎的,因此难以充分利用数据共享大流行期间每天产生的数据。标准和ML模型的质量不仅直接取决于此类数据库的大小、质量和代表性,而且对于支持跨不同国家和医疗机构类型进行有效干预至关重要。

    4.附件:

    原文链接:https://www.nature.com/articles/s42256-020-0181-6

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s42256-020-0181-6
相关报告
  • 《COVID-19的机器学习需要全球协作和数据共享》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-06-02
    • Nature Machine Intelligence 期刊于5月22日发表了法国巴黎第七大学UDR医学院等机构的评论文章“Machine Learning for COVID-19 needs global collaboration and data-sharing”。文章称,COVID-19大流行给社会带来了历史性挑战。大量的数据需要机器学习(ML)来改善和加速COVID-19的诊断、预后和治疗。但是,必须采用全局和开放的方法来避免这些应用程序中的陷阱。 文章表示,尽管COVID-19的空前传播速度在一定程度上源于日益全球化的社会,但全球科学数据共享也为抗击这种疾病提供了有希望的工具。在过去的四个月中,已经发表了超过12,400篇COVID-19相关的文章,这些研究大多数遵循标准的科学方法,即一次在受控样本上研究一些假设。尽管这种方法无可否认是成功的,但它却面临着两个众所周知的挑战,即它需要大量的专业知识和人力投入以及一次只考虑少数几个假设。本文中研究人员描述了ML可以补充COVID-19大流行中的标准统计方法的两个领域,讨论了这种ML方法所带来的实际挑战,并倡导全球协作和数据共享。 文章表示,ML可以减轻医学专家的工作量。ML技术可以减少进行自动化分析所需的时间,并允许人工智能从业人员为临床医生提供支持。但是,目前仅限于相对较小的队列使用ML医学图像来诊断或预后COVID-19。因此,这些研究无法很好地控制算法可能从胸部图像中检测到的许多混杂因素(例如年龄、肥胖)。一种有前途的策略是从相似图像的更大数据集中预训练ML模型,从而学习要计算的通用特征,然后可以使用这些特征来促进从COVID-19图像进行训练。此外,ML可以加快治疗筛选。文章指出,标准方法一次只考虑少数假设。例如,在已注册的用于识别COVID-19的治疗方法的1200多个临床试验中,大多数集中于一种或多种药物的独特选择,这些药物是根据相关性的不同而手工选择的。ML可以通过同时考虑几种潜在的抗病毒药物,依靠DNA序列和/或蛋白质结构(包括SARS-CoV-2的潜在药物结合位点)来预测药物与病毒之间的相互作用,从而拓宽此类筛选和选择过程。文章表示,尽管如此,不应忽略基于ML的治疗研究的挑战。首先,ML无法加速基础生物学,甚至蛋白质折叠的预测仍然是一个非常困难的问题。对于疫苗,有一个必要的等待期。其次,一个主要的伦理问题是绕过适当的临床试验的诱惑,机器学习算法可能会大大增加这种风险。 文章表示,总的来说,机器学习有望补充而不是取代用于诊断、预后和治疗的标准方法。目前有两个主要挑战限制了机器学习的潜在影响。首先,医疗保健专业人员必须意识到,像人类一样,机器学习很容易受到系统性偏差的影响(例如,扫描设备、患者年龄等)。其次,缺乏大型医疗、临床、影像和基因公共资源库,导致每个机构都在自己的小型数据集上本地开发自己的分析管道,这极大地限制了结果的可推广性。文章指出,国际严重急性呼吸系统和新兴感染联合会(ISARIC)计划旨在提供有关COVID-19患者的大型共享临床数据库。其他机构也签署了数据共享协议,以确保广泛,快速地共享数据,并且可以为新的假设提供依据,但是这仍然是零碎的,因此难以充分利用数据共享大流行期间每天产生的数据。标准和ML模型的质量不仅直接取决于此类数据库的大小、质量和代表性,而且对于支持跨不同国家和医疗机构类型进行有效干预至关重要。
  • 《3月28日_《柳叶刀》社论:应对COVID-19需要从取得一定成果的经验中学习》

    • 来源专题:COVID-19科研动态监测
    • 编译者:zhangmin
    • 发布时间:2020-03-30
    • 1.时间:2020年3月28日 2.机构或团队:The Lancet 3.事件概要: The Lancet期刊发表题为“COVID-19: learning from experience”的社论文章。文章指出,在COVID-19大流行之后,出现了一系列引人注目的控制措施,反映了大流行造成威胁的规模。然而,许多国家仍未遵循世卫组织关于疾病控制的明确建议(广泛检测、病例隔离、接触者追踪和社交距离),而是采取了一些随意的措施,一些国家试图仅通过保护老年人和有健康问题的人来抑制死亡数。英国、美国和瑞典等国最初反应迟钝,现在看来判断力越来越差。许多领导人最初的反应,从否定和错误的乐观,到被动地接受大规模死亡,这一系列行为用“前所未有”这样的字眼来辩解。但这掩盖了SARS、Middle East respiratory syndrome、Ebola、Zika和2009年H1N1流感大流行造成的损害,以及科学家们普遍认为大流行终有一天会发生的观点。香港和韩国曾对这些以前出现的感染病例进行过检测,从而使其能够更好地扩大检测和追踪接触者。 在全球范围内,许多人感到恐惧,愤怒,对自己的国家领导没有信心。但是,除了这些消极的情绪,团结的形象已经出现。医务人员尽管面临挑战,有时甚至是危险的情况,但他们还是以同情心和决心去应对这种病毒;邻居们组织起来支持弱势群体;企业和国家政府已加紧为有需要的人提供支持,并加强社会保障和卫生服务。COVID-19大流行还加强了国际团结,共享来自在流行病方面处于领先地位国家的资源、信息和专业知识,以及在控制传播方面取得更好的成果,中国的经验对于了解如何安全解除限制至关重要。 文章指出,下一波感染将席卷非洲和拉丁美洲。如果感染广泛传播,脆弱的卫生保健系统将很快不堪重负。生活在贫穷、拥挤的城市地区的人们尤其易受危害;许多人没有基本的卫生条件,无法自我隔离,也没有带薪病假或社会保障。为应对这一威胁,世卫组织启动了COVID-19团结应对基金,该基金已筹集了7000多万美元,一些地区组织已采取了积极主动的措施,共享信息并接受了检测试剂盒和医疗用品的捐赠。许多国家已迅速做出反应,但也有一些国家尚未认真对待COVID-19的威胁,例如,无视世卫组织关于避免大规模集会的建议。 文章提到,随着许多国家经历病例高峰,人们越来越认识到集体和社区的重要性。欧洲和美国已经表明,推迟疾病的准备工作是没有效果的。至关重要的是,国际社会必须利用这种合作精神,避免在更脆弱的国家中重复这一错误。世卫组织提供了一致、明确和基于证据的建议,有效沟通并巧妙地解决了艰难的政治局势。世卫组织在协调全球应对工作中必须继续发挥核心作用,各国和捐助者需要支持世卫组织的这些努力。 4.附件: 原文链接: https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(20)30686-3/fulltext