Project Clara

2020: ИИ-модели для диагностики и лечения COVID-19

14 мая 2020 года компания NVIDIA заявила о расширении возможностей платформы для задач здравоохранения NVIDIA Clara чтобы помочь медицинскому сообществу лучше диагностировать и лечить COVID-19.

Со слов разработчика, платформа объединяет ИИ и ускоренные вычисления, помогая исследователям в области медицины, поставщикам технологических решений и больницам справляться с пандемией быстрыми методами:

• Рекордная скорость секвенирования генома — ПО NVIDIA Clara Parabricks для геномики, доступное по бесплатной 90-дневной лицензии для исследователей COVID-19, демонстрирует высокую скорость работы: анализ полной последовательности ДНК генома человека занимает менее 20 минут.
• ИИ-модели для распознавания болезней — доступные уже на май 2020 года, ИИ-модели были разработаны совместно с Национальными институтами здравоохранения для изучения последствий COVID-19 по КТ снимков груди и создания инструментов для лучшего понимания, измерения и распознавания инфекций.
• NVIDIA Clara Guardian для небольших больниц — представленная система NVIDIA Clara Guardian применяет технологии умного видеоанализа и автоматического распознавания речи, чтобы «умные» госпитали могли выполнять мониторинг основных жизненных показателей пациентов при минимальном вовлечении сотрудников.

«Пандемия COVID-19 ускорила взаимодействие технологической, исследовательской и медицинской индустрий с целью разработки новых вычислительных решений, позволяющих быстрее понять, как распространяется и насколько опасна эта болезнь. Еще никогда необходимость в применении лучших ИИ-технологий и ускоренных вычислений ко всем аспектам здравоохранения не было столь острой. Результаты применения новейших технологий будут ощутимы далеко за пределами пандемии», отметила Кимберли Пауэлл (Kimberly Powell), вице-президент направления Healthcare в NVIDIA

NVIDIA Clara Parabricks работает на GPU NVIDIA A100. NVIDIA также представила GPU-ускоряемые конвейеры секвенирования РНК, которые выдают результаты менее чем за два часа, что дает исследователям важную информацию о восприимчивости пациента к болезни, ее прогрессирования и реакции на лечение, подчеркнули в NVIDIA.

«В нашей работе дорога каждая минута. NVIDIA Clara Parabricks применяют исследователи в Центре редких детских заболеваний, чтобы определить наиболее эффективные методы лечения для каждого пациента и обеспечить получение результатов в течение дня», отметил Глэн Отеро (Glen Otero), вице-президент по научным вычислениям Исследовательского института трансляционной геномики

Чтобы пользователи могли получить преимущества от ускорения NVIDIA Clara Parabricks в облаке, NVIDIA вносит свою лепту и в развитие корпоративной облачной платформы DNAnexus.Дмитрий Бородачев, DатаРу Облако: Наше преимущество — мультивендорная модель предоставления облачных услуг

Чтобы обеспечить специалистов дополнительными инструментами в борьбе с COVID-19, NVIDIA представила ряд ИИ-моделей, которые помогут им определять и изучать заболевших людей с помощью данных КТ-сканов грудной клетки. По данным NVIDIA на май 2020 года эти модели уже доступны в релизе Clara Imaging в библиотеке NGC.

В моделях, созданных командой исследователей NVIDIA совместно с врачами и специалистами по анализу данных в Национальном центре исследований здоровья (NIH), применялись данные из регионов с высоким уровнем заболевания COVID-19, включая Китай, Италию, Японию и США. Данные ИИ-модели были созданы с помощью фреймворка NVIDIA Clara для Аппараты_медицинской_визуализации_(мировой_рынок)|медицинской визуализации]]. NVIDIA Clara содержит характерные для данной области инструменты обучения и внедрения, что позволило NVIDIA и NIH создать эти модели менее чем за три недели, утверждают в NVIDIA.

Создание надежных ИИ-моделей является одним из глобальных приоритетов, считают в NVIDIA, однако обмен данными зачастую упирается в существующие межгосударственные ограничения. По данным на май 2020 года разрабатывается международная инициатива по изучению COVID-19, возглавляемая NVIDIA и Массачусетским Госпиталем Бригэм, для применения ИИ-моделей COVID-19 к рентгеновским снимкам. Это позволит адаптировать методы работы локально, обеспечивая защищенность персональных данных пациентов.

Согласно заявлению разработчика, фреймворк NVIDIA Clara Guardian открывает доступ к критически важной экосистеме ИИ-решений для обеспечения безопасности населения и мониторинга пациентов путем замены использующихся датчиков на умные. К важным сценариям использования относится автоматическое измерение температуры тела, детекция ношения защитных масок, определение соблюдения дистанции и удаленный мониторинг пациентов.

Партнеры по экосистемы применяют обученные модели и перенос обучения для создания и внедрения ИИ-приложений, объединяющих обработку зрительных, речевых и языковых данных. Платформа NVIDIA EGX Edge AI platform дает возможность безопасно разворачивать и управлять парком устройств в больничном окружении.

По данным NVIDIA на май 2020 года решения на базе NVIDIA Clara Guardian применяют уже десятки партнеров в более чем 50 больницах и 10 000 палатах во всем мире.

2018

Анонс Clara AI

19 марта 2019 года Nvidia представила новый набор инструментов Clara AI, предназначенный для обучения и развертывания алгоритмов искусственного интеллекта в сфере медицинской визуализации.

По словам разработчика, Clara AI включает в себя 13 ИИ-алгоритмов и программных средств для классификации и сегментации изображений. Кроме того, его функция создания вспомогательных аннотаций направлена на ускорение создания структурированных наборов данных и позволяет создавать аннотации к изображениям в считанные минуты. Инструментарий также поддерживает перенос обучения, позволяя адаптировать существующие модели к местным показателям. С помощью переноса обучения ИИ могут быть адаптированы к местной базе данных пациентов без необходимости перемещать эту конфиденциальную информацию или делиться ею.

Nvidia представила набор инструментов Clara AI для обучения и развертывания алгоритмов ИИ в сфере медицинской визуализации

Эти функции включены в комплект разработки ПО Clara Train SDK. Кроме того, был разработан Clara Deploy SDK, предоставляющий среду разработки и развертывания ИИ для медицинской визуализации. По словам представителей Nvidia, для облегчения интеграции моделей ИИ в существующий рабочий процесс в Deploy SDK используются такие стандарты, как DICOM.

К марту 2019 года Clara AI активно используется Немецким центром исследования рака. Он включил этот инструментарий в программу с открытым исходным кодом для работы с медицинскими изображениями (MITK). В частности, Центр интегрировал Clara Train SDK в плагин MITK Workbench Segmentation, предоставив 2D- и 3D-инструменты для редактирования и сегментации полигонов. В Клиническом центре Национального института здравоохранения США исследователи и ученые Nvidia использовали Clara AI для разработки метода генерализации доменов с целью выделения простаты из окружающей ткани на МРТ-снимках. При тестировании локализованная модель достигла производительности врача-рентгенолога и превзошла другие алгоритмы, которые обучались и оценивались на данных из той же области.

С апреля 2019 года Clara AI станет доступен для всех больниц, исследовательских институтов и центров медицинской визуализации.^[1]

Выход Clara SDK в публичный доступ

В конце ноября 2018 года Nvidia выпустила в публичный доступ комплект разработки программного обеспечения Clara - набор вычислительных алгоритмов с ускорением графической обработки, примерами приложений и т.д. Кроме того, компания представила набор инструментов Transfer Learning Toolkit и AI Assisted Annotation SDK — два ИИ-инструмента, предназначенных для обработки медицинских изображений.

Комплект для разработки ПО Clara предоставляет разработчикам инструменты для графического анализа (Vulkan и Optix), вычислений (CUDA, cuFFT и cuBlas) и ИИ-библиотеки (CT Recon, Volume Segmentation, Lung Detection, Render Server); примеры приложений для обработки и рендеринга изображений и приложения для оптимизации рабочих процессов при КТ, МРТ и УЗИ. В будущем он также будет использовать Kubernetes, систему хранения данных с открытым исходным кодом Google, чтобы автоматизировать развертывание и управление приложениями во встроенных, локальных и облачных средах. Ряд партнеров Nvidia, в том числе ImFusion, Aidence, Arterys, Visage Imaging, Nuance, InferVision, Imagia, Trtle Medical и Kheiron, протестировали Clara в рамках пилотной программы.

Анонс Project Clara

В конце марта 2018 года производитель графических решений Nvidia анонсировал вычислительную платформу Project Clara, предназначенную для медицинской визуализации.

Суперкомпьютер, представленный на конференции Nvidia GTC 2018, позволяет запускать множество вычислительных инструментов одновременно. В Clara применяются виртуальные графические процессоры Nvidia, чтобы обеспечить одновременный доступ многим пользователям.

Clara способен выполнять вычисления для любого инструмента — КТ, МРТ, УЗИ, рентген или маммография. Балансировщик нагрузки Kubernetes на GPU позволяет эффективно масштабировать вычисления по запросу.

Новые технологии кардинально меняют здравоохранение, — говорит доктор Грэг Захарчук (Greg Zaharchuk), учредитель Subtle Medical, радиолог и доцент на кафедре радиологии в Стэнфорде. — Идея Nvidia о виртуализированном медицинском суперкомпьютере - это новая глава, которая кардинально изменит наши возможности в области медицины.

Медицинская визуализация помогает определять заболевания на ранней стадии. Благодаря совершенствованию технологий диагностики, начать работать со многими заболеваниями сегодня можно на самых ранних стадиях. Теперь в развитие этой области вносят вклад и параллельные вычисления, которые развивает Nvidia.

Компания сотрудничает с большим количеством компаний и стартапов в области здравоохранения, а также с многочисленными научно-исследовательскими медицинскими учреждениями. Их ИИ-приложения, такие, как AutoMap и V-Net, вносят весомый вклад в развитие радиологии.

Оригинальный УЗИ-снимок левого желудочка сердца (слева) и изображение с обработкой V-Net (справа); в алгоритме V-Net применяется 3D-сегментация для автоматического измерения объема крови, проходящего через сердце

Для современных приложений медицинской визуализации нужны новые уровни вычислений, масштабируемости и доступности. Project Clara — это вычислительная платформа Nvidia, призванная совершить революцию в данной области, говорится в сообщении Nvidia.^[2]

Примечания