人工智能|脑洞大开！科学家让人工智能跟狗学癌症检测
▎药明康德内容团队编辑
狗，凭借极为灵敏的嗅觉，能帮我们寻找失踪人员，搜查违禁物品，甚至还能闻出人有没有生病，是不是感染了新冠病毒 。有一组科学家想得更远，他们希望这些人类的好朋友还能成为人工智能（AI）的好教练，教AI学会分辨人的“癌味儿” 。
近日，他们发表研究论文对这一想法进行了概念验证：让两条训练有素的医疗检测犬向机器学习算法“传授”如何从人的尿液样本中检出前列腺癌 。研究结果发表在PLOS ONE 。
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▲Florin正在检查转盘上的尿液样本，选对了有东西吃（图片来源：参考资料[2]；Credit：John Akehurst，MEDICAL DETECTION DOGS）
训练之后，研究人员用剩余的尿液样本对两条狗进行了测验 。它俩取得了颇为优异的成绩：在7份阳性样本中准确地鉴定出5份，敏感性达到71%；在21份阴性样本中，分别做出16次和14次正确的决定，特异性达到70%~76% 。
“我们没有让它们的成绩达到99%，尽管如果加大训练，它们确实可以做到 。”研究人员解释说，因为这个准确度已经足够让机器学习算法好好学一学了 。
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图片来源：123RF
接下来，研究人员利用气相色谱-质谱（GC-MS）分析了每份尿液中的挥发性化合物，同时还利用测序技术分析了尿液中自然存在的微生物，寻找前列腺癌阳性样本与阴性样本之间的区别 。对于狗能区分出来的尿液样本，两组分析结果表明确实存在一系列差异 。
然后，研究人员使用狗的诊断数据训练了一个人工神经网络，让AI学习识别数据中影响狗狗判断的特定部分，也就是阳性样本和阴性样本之间的特异性差别，从而建立了一种结合多种参数的综合诊断方法 。
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研究人员在这篇论文中总结道：“我们的研究表明，即使只提供少量气味复杂的样品，狗也能区分出不同，并学习和提高检测技能 。而我们的挑战是把狗智能移植到机器上 。”
Mershin博士表示，在验证了方法的可行性后，他们会进一步加大训练，以期把这种算法应用到智能手机中，打造出可以方便检测多种癌症的“电子鼻”，并最终达到与狗鼻子相媲美的准确度 。
参考资料
【人工智能|脑洞大开！科学家让人工智能跟狗学癌症检测】[1] Guest C. et al. (2021) Feasibility of integrating canine olfaction with chemical and microbial profiling of urine to detect lethal prostate cancer. PLoS ONE https://doi.org/10.1371/journal.pone.0245530
[2] Dogs are teaching machines to sniff out cancer. Retrieved Feb. 20, 2021 from https://www.the-scientist.com/news-opinion/dogs-are-teaching-machines-to-sniff-out-cancer-68469
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