日本島津推出基于AI開發(fā)算法的數據分析輔助軟件
作者:管理員 來源:島津 瀏覽: 發(fā)布時間:2019-09-26 15:29
日前，島津制作所推出了三重四極桿液相色譜質譜聯(lián)用儀（LC-MS/MS）用可選軟件“Peakintelligence”，該軟件搭載了利用AI（人工智能：Artificial Intelligence）開發(fā)的算法。
本產品可在利用LC-MS/MS與“一次代謝產物方法包”或“細胞培養(yǎng)分析方法包”※1進行分析時，自動檢測出畫面上頻繁出現(xiàn)的峰※2。以前憑借操作員目視確認的工序交由軟件完成，實現(xiàn)了研究現(xiàn)場的工作方式改革。本產品是與富士通株式會社、株式會社富士通研究所聯(lián)合研究開發(fā)※3的。
被廣泛應用于疾病早期發(fā)現(xiàn)和食品農殘檢測等各種用途的質譜分析儀，隨著儀器的不斷進步，所采集的數據量越來越龐大。因此，在對儀器采集的數據進行分析時的“峰積分”※4作業(yè)成為檢測過程中的瓶頸。由于大量的峰檢測需要目視確認，故難以做到全部自動化，往往需要花費很長時間的峰積分也成為了沉重的負擔。此外，因人為失誤或者習慣不同，導致每位操作員的操作精度也參差不齊，加之不能排除被人為篡改的可能性。在醫(yī)療和新藥開發(fā)等生命科學類研究現(xiàn)場，“排除人為因素的高精度峰積分自動化”成為急需解決的課題。
自2016年起，島津制作所與富士通、富士通研究所聯(lián)合開展有效利用AI進行峰自動檢測技術的研究。本公司承擔“彌補teaching data※5不足部分的數據生成技術”研究，富士通與富士通研究所承擔“學習熟練操作員分析技巧特征提取技術”研究，生成的7萬個teaching data通過Deep Learning（深度學習）功能進行學習。聯(lián)合研究結果顯示，與熟練操作員的目視‧手動處理相比，AI實現(xiàn)了誤檢測率7%，未檢側率9%的高精度檢測，因此，此次“Peakintelligence”得以發(fā)售。
可選軟件“Peakintelligence”雖然是為LC-MS/MS中的生命科學領域（一次代謝產物、細胞培養(yǎng)）而研發(fā)的，但將逐步擴大應對機型與應用領域。今后，我們仍將繼續(xù)開展AI技術研發(fā)，利用AI技術，努力提高使用本公司產品的所有分析儀器用戶的工作效率。
AI開發(fā)的算法（搭載在本產品上）與現(xiàn)有軟件的分析結果相比較，與熟練操作員分析的一致率前者為93.8%，后者為87%（1個樣品中含100種分析對象化合物，分析14個樣品的情況）。“Peakintelligence”可完成與熟練操作員相媲美的高精度峰積分。
同樣的，AI開發(fā)的算法和現(xiàn)有軟件，對在“峰自動檢測與目視校正”上所花費的時間進行比較，在上述條件下，前者為6.3小時，后者為18.1小時。峰積分所需的時間縮短至三分之一。由于該作業(yè)需要耐心和注意力集中，所以，對操作員來說是一種巨大的負擔。而如果使用“Peakintelligence”，不僅可以實現(xiàn)研究現(xiàn)場的工作方式改革，并且，用戶也能更加專注于創(chuàng)造性工作。
作為本公司的軟件產品，第一次采用了訂閱版方式。以一年為單位（定價250萬日元）出售使用許可，用戶可根據研究計劃靈活利用。此外本公司還準備了90天的演示版使用許可。
以產品的形式提供將分析條件與預處理程序等進行優(yōu)化的“ready-to-use”特定用途分析相關信息。與在用戶關注度高的領域有實際業(yè)績的研究人員聯(lián)合研發(fā)。
https://www.an.shimadzu.co.jp/lcms/lcmsms_methodpackage.htm
表示從質譜分析儀采集的數據（圖表）的波形（峰）。其高度和面積表示化合物的含量。
開發(fā)時，從大阪大學研究生院工學研究科福崎英一郎教授、該研究生院信息科學研究科松田史生教授獲得了研究人員需要的輸入量和技術性建議。島津制作所與大阪大學設置了“大阪大學·島津分析創(chuàng)新聯(lián)合研究講座”，推進以代謝組學為中心的分析技術的開發(fā)與應用。
確定峰的起點和終點，定義峰的工序。一般的軟件都是設置參數以期實現(xiàn)自動檢測，但部分峰需要操作人員目視確認、校正。
進行深度學習網絡時的數據。錄入網絡的數據和與此相對應的預期輸出為一組。在本技術中，為分析儀的輸出數據和與此相對應的熟練操作員的峰積分結果的組合。
新產品的特點
1.與熟練操作員相媲美的AI算法分析精度
2. 分析時間縮短至三分之一
3. 第一次采用訂閱版方式