北美放射學(xué)會(huì)（Radiological Society of North America，簡(jiǎn)稱(chēng)RSNA）年度大會(huì)上，有超過(guò)100家參展商采用了NVIDIA的技術(shù)將AI引入放射學(xué)。2019年看來(lái)將成為AI在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用的拐點(diǎn)。
盡管AI潛力巨大，但仍存在一項(xiàng)關(guān)鍵性的挑戰(zhàn)——即如何在保護(hù)患者隱私的同時(shí)，獲取訓(xùn)練AI模型所需的海量數(shù)據(jù)。通過(guò)與業(yè)界合作，NVIDIA創(chuàng)建出了一種解決方案。
在今年的RSNA大會(huì)上，NVIDIA推出了NVIDIA Clara聯(lián)邦學(xué)習(xí)，它利用分布式協(xié)作型學(xué)習(xí)技術(shù)，能夠?qū)⒒颊邤?shù)據(jù)保存在醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)內(nèi)部。
NVIDIA Clara 聯(lián)邦學(xué)習(xí)運(yùn)行于NVIDIA最近發(fā)布的NVIDIA EGX智能邊緣計(jì)算平臺(tái)上。
聯(lián)邦學(xué)習(xí)——能夠保護(hù)隱私的AI
Clara 聯(lián)邦學(xué)習(xí)（Clara Federated Learning），是一款用于分布式協(xié)作型AI模型訓(xùn)練的參考應(yīng)用程序，可保護(hù)患者隱私。這些分布式客戶(hù)端系統(tǒng)運(yùn)行于由全球系統(tǒng)制造商打造的面向邊緣的NVIDIA NGC-Ready服務(wù)器上，可在本地執(zhí)行深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練，并協(xié)作訓(xùn)練出更準(zhǔn)確的全局模型（global model）。
其工作原理如下：Clara 聯(lián)邦學(xué)習(xí)應(yīng)用程序被打包到Helm圖表中，以簡(jiǎn)化在Kubernetes基礎(chǔ)架構(gòu)上的部署。NVIDIA EGX平臺(tái)將安全地對(duì)聯(lián)邦服務(wù)器和協(xié)作客戶(hù)端進(jìn)行配置，提供啟動(dòng)聯(lián)邦學(xué)習(xí)項(xiàng)目所需的一切，包括應(yīng)用程序容器和初始AI模型。
NVIDIA Clara聯(lián)邦學(xué)習(xí)采用分布式訓(xùn)練，跨醫(yī)院開(kāi)發(fā)AI模型，無(wú)需共享個(gè)人數(shù)據(jù)。
參與項(xiàng)目的醫(yī)院使用NVIDIA Clara AI輔助注釋SDK來(lái)標(biāo)記自家患者數(shù)據(jù)，該SDK集成于3D Slicer、Mitk、Fovia和Philips IntelliSpace Discovery等醫(yī)學(xué)指示儀中。使用預(yù)先訓(xùn)練的模型和遷移學(xué)習(xí)技術(shù)，NVIDIA AI能夠幫助放射科醫(yī)生進(jìn)行標(biāo)記，將復(fù)雜的3D研究時(shí)間從幾小時(shí)減少到幾分鐘。
對(duì)于參與項(xiàng)目的各家醫(yī)院來(lái)說(shuō)，他們的EGX服務(wù)器會(huì)基于其本地?cái)?shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練全局模型。本地訓(xùn)練結(jié)果通過(guò)安全鏈接共享回聯(lián)邦學(xué)習(xí)服務(wù)器。這種方法只會(huì)共享對(duì)模型權(quán)重的修正，而不共享病例，從而能夠保護(hù)隱私，以便通過(guò)聯(lián)合平均來(lái)構(gòu)建新的全局模型。
這一過(guò)程將會(huì)反復(fù)進(jìn)行，直到AI模型達(dá)到其期望的精度。這種分布式方法實(shí)現(xiàn)了卓越的深度學(xué)習(xí)性能，同時(shí)能夠確?；颊邤?shù)據(jù)安全和隱私。
英美醫(yī)療機(jī)構(gòu)搶先采用NVIDIA Clara聯(lián)邦學(xué)習(xí)
全球領(lǐng)先的醫(yī)療健康機(jī)構(gòu)——包括美國(guó)放射學(xué)院（American College of Radiology，簡(jiǎn)稱(chēng)ACR）、麻省總醫(yī)院（Massachusetts General Hospital）和加州大學(xué)洛杉磯分校醫(yī)療中心（UCLA Medical Center）——都在搶先采用該技術(shù)，致力于為自己的醫(yī)生、患者和醫(yī)療設(shè)施開(kāi)發(fā)個(gè)性化的AI應(yīng)用，他們的醫(yī)療數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序和設(shè)備都在增加，同時(shí)患者隱私必須得到保護(hù)。
ACR正在其國(guó)家醫(yī)療成像平臺(tái)AI-LAB中試用NVIDIA Clara 聯(lián)邦學(xué)習(xí)。AI-Lab將助力ACR的38,000名醫(yī)療成像會(huì)員安全地構(gòu)建、共享、調(diào)整并驗(yàn)證AI模型。對(duì)于希望使用AI-Lab的醫(yī)療機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有多款面向邊緣的NVIDIA NGC-Ready 系統(tǒng)可供其選擇，包括Dell、HPE、聯(lián)想和Supermicro。
加州大學(xué)洛杉磯分校放射科也在使用NVIDIA Clara 聯(lián)邦學(xué)習(xí)，將AI的強(qiáng)大功能引入放射科。作為頂級(jí)學(xué)術(shù)醫(yī)學(xué)中心，加州大學(xué)洛杉磯分校能夠驗(yàn)證Clara 聯(lián)邦學(xué)習(xí)的有效性，并在未來(lái)將其擴(kuò)展到更廣泛的加州大學(xué)系統(tǒng)中。
新英格蘭的美國(guó)聯(lián)盟醫(yī)療體系 （ Partners HealthCare ）也宣布了一項(xiàng)采用NVIDIA Clara 聯(lián)邦學(xué)習(xí)的新計(jì)劃。麻省總醫(yī)院和布萊根婦女醫(yī)院臨床數(shù)據(jù)科學(xué)中心將利用美國(guó)聯(lián)盟醫(yī)療體系系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)資產(chǎn)和臨床專(zhuān)業(yè)知識(shí)，率先開(kāi)展這項(xiàng)工作。
在英國(guó)，NVIDIA正與倫敦國(guó)王學(xué)院（King’s College London）和Owkin合作，為英國(guó)國(guó)家醫(yī)療服務(wù)體系（National Health Service）搭建聯(lián)邦學(xué)習(xí)平臺(tái)。運(yùn)行于NVIDIA Clara上的Owkin Connect平臺(tái)使算法能夠從一家醫(yī)院傳輸?shù)搅硪患裔t(yī)院，在醫(yī)院的本地?cái)?shù)據(jù)集上進(jìn)行訓(xùn)練。該平臺(tái)為每家醫(yī)院提供一個(gè)區(qū)塊鏈分布式分類(lèi)賬，用于捕獲和跟蹤用于模型訓(xùn)練的所有數(shù)據(jù)。
該項(xiàng)目最初將倫敦的四家一流教學(xué)醫(yī)院相連，為其提供AI服務(wù)，以加速癌癥、心衰和神經(jīng)退行性疾病等領(lǐng)域工作的開(kāi)展，并將于2020年擴(kuò)展到至少12家英國(guó)醫(yī)院。
讓醫(yī)院里的一切都變得智能
隨著傳感器的迅速普及，像斯坦福醫(yī)院這樣的醫(yī)療中心正致力于為每套系統(tǒng)賦予智能。然而要使傳感器變得智能，設(shè)備需要一臺(tái)強(qiáng)大且低功耗的AI計(jì)算機(jī)。
這正是NVIDIA要發(fā)布NVIDIA Clara AGX的原因，這是一款嵌入式AI開(kāi)發(fā)工具包，可在高數(shù)據(jù)速率下進(jìn)行圖像和視頻處理，將AI推理和3D可視化技術(shù)應(yīng)用于看護(hù)點(diǎn)。
NVIDIA Clara AGX可從小型嵌入式設(shè)備擴(kuò)展至sidecar系統(tǒng)，再擴(kuò)展到全尺寸服務(wù)器
Clara AGX搭載的是與自動(dòng)駕駛汽車(chē)控制處理器相同的NVIDIA Xavier SoC。其功耗僅為10W，適合嵌入于醫(yī)療儀器當(dāng)中或在小型相鄰系統(tǒng)中運(yùn)行。
革命性的HyperFine是Clara AGX的完美應(yīng)用案例，這是全球首款便攜式醫(yī)療點(diǎn)MRI系統(tǒng)。HyperFine將于本周RSNA大會(huì)上在NVIDIA展位上展出。
Hyperfine的移動(dòng)MRI系統(tǒng)采用了NVIDIA GPU，將在NVIDIA的展位上展出
HyperFine系統(tǒng)是眾多醫(yī)療儀器、手術(shù)套件、患者監(jiān)控設(shè)備和智能醫(yī)療攝像頭中首批有望采用Clara AGX的系統(tǒng)之一。NVIDIA正在見(jiàn)證AI醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)啟。
NVIDIA Clara SDK不久即將通過(guò)NVIDIA的早期接入計(jì)劃推出。它包括兩款常見(jiàn)參考應(yīng)用程序——針對(duì)內(nèi)窺鏡視頻的AI推理和用于超聲的軟件波束成形。
RSNA 2019年是AI在放射學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用取得突破性進(jìn)展的一年。NVIDIA很高興能與眾多醫(yī)療健康合作伙伴展開(kāi)合作，推進(jìn)醫(yī)學(xué)成像的發(fā)展，同時(shí)利用邊緣AI保護(hù)患者數(shù)據(jù)安全。
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