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人工智能快速解码脑癌基因组

2023.7.12


  美国哈佛大学医学院团队设计了一种人工智能(AI)医疗工具,可快速解码脑肿瘤的DNA,以确定其在手术过程中的分子身份,而现有方法需要几天甚至几周的时间才能获得这些关键信息。研究成果7日发表在《医学》杂志上。

  脑科手术期间准确的分子诊断(详细描述细胞中DNA的变化)可帮助神经外科医生决定切除多少脑组织;同时,了解肿瘤的分子特性也能让患者从现场治疗中受益,譬如手术时可直接将药物涂层晶片放入脑中。

  现在使用的标准诊断方法,包括取出脑组织,将其冷冻,并在显微镜下检查。其主要缺点是冷冻往往会在显微镜下改变细胞的外观,并可能干扰临床评估的准确性。此外,即使用强大的显微镜,人眼也无法可靠地检测细微的基因组变异。

  新工具被称为CHARM(冷冻切片组织病理学评估和审查机制)。CHARM使手术期间的诊断与世界卫生组织最近更新的分类系统保持一致,可用于诊断和分级神经胶质瘤的严重程度。

  CHARM是利用来自1524名神经胶质瘤患者的2334个脑肿瘤样本开发的。当对一组大脑样本进行测试时,该工具以93%的准确度区分了具有特定分子突变的肿瘤,并成功分类了具有不同分子特征的3种主要类型的神经胶质瘤,这些肿瘤都具有不同的预后和不同的治疗反应,因此对其区分非常有价值。

  该工具能成功捕获更具侵袭性的神经胶质瘤的标志,还能查明低级别肿瘤临床上重要的分子改变。这些变化中的每一处也标志着不同的生长、传播和治疗反应倾向。

  该工具还将细胞的外观与肿瘤的分子特征联系起来,模式上更接近人类病理学家视觉评估样本的方式。此外,它还能重新训练以识别其他脑癌亚型。


  10日,记者从安徽省量子计算工程研究中心了解到,中国移动通信有限公司研究院(以下简称中国移动研究院)与本源量子计算科技(合肥)股份有限公司(以下简称本源量子)成功实现全国首例基于通用量子计算机真机的算法验证,初步结果满足预期要求。

  中国移动研究院未来研究院院长崔春风介绍,中国移动当前处于5G运营和6G研发阶段。5G的核心能力是增强移动宽带、大规模接入和超低时延高可靠通信,实现人—人连接的增强与物—物连接。6G将是感知、通信、计算、智能、大数据、安全融合的移动信息网络,将实现人—机—物的泛在连接,成为物理世界与虚拟世界的桥梁。

  因此,相比5G,6G将面临更大规模业务优化、更大规模网络优化、更大规模信号处理和机器学习大模型训练等计算难题,经典计算与算法面临着巨大压力。

  算力强大正是量子计算机的最大特征。当前,全球量子计算正稳步发展,已经在一些高算力需求行业得到试点性应用。“我们想尝试从一些典型场景中的小规模问题入手,来评估和验证量子计算在通信网络,尤其是6G中的应用可行性。”崔春风说。

  本源量子软件中心总监窦猛汉介绍,针对5G现网中基站大规模天线参数的优化问题,本源量子通过有效建模、算法设计和真机验证,初步证明了量子算法在该类特定问题中的可行性,成为全国首个使用量子计算机真机进行通信网络算法验证的案例,实现了量子计算应用于通信网络的良好开局。

  “这给了我们引入量子计算的信心。”崔春风表示,下一步,中国移动将进一步扩大问题规模和类型,设计性能更优的量子算法,推动量子计算阶段性融入通信网络中。通过量子计算与通信融合创新,驱动量子计算与通信产业融合发展,为移动信息网络发展探寻跨越式路径。


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