日本島津推出基于AI開發(fā)算法的數(shù)據(jù)分析輔助軟件
日前，島津制作所推出了三重四極桿液相色譜質(zhì)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(chǎn)品可在利用LC-MS/MS與“一次代謝產(chǎn)物方法包”或“細(xì)胞培養(yǎng)分析方法包”※1進(jìn)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(rèn)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(chǎn)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(yīng)用于疾病早期發(fā)現(xiàn)和食品農(nóng)殘檢測等各種用途的質(zhì)譜分析儀，隨著儀器的不
斷進(jìn)步，所采集的數(shù)據(jù)量越來越龐大。因此，在對儀器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)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(rèn)，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(fù)擔(dān)。此外，因人為失誤或者習(xí)慣不同，導(dǎo)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(xué)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(jìn)行峰自動檢測技術(shù)的研究。本公司承擔(dān)“彌補teaching data※5不足部分的數(shù)據(jù)生成技術(shù)”研究，富士通與富士通研究所承擔(dān)“學(xué)習(xí)熟練操作員分析技巧特征提取技術(shù)”研究，生成的7萬個teaching data通過Deep Learning（深度學(xué)習(xí)）功能進(jìn)行學(xué)習(xí)。聯(lián)合研究結(jié)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(cè)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(xué)領(lǐng)域（一次代謝產(chǎn)
物、細(xì)胞培養(yǎng)）而研發(fā)的，但將逐步擴大應(yīng)對機型與應(yīng)用領(lǐng)域。今后，我們?nèi)詫⒗^續(xù)開展AI技術(shù)研發(fā)，利用AI技術(shù)，努力提高使用本公司產(chǎn)品的所有分析儀器用戶的工作效率。
※1 方法包：
以產(chǎn)品的形式提供將分析條件與預(yù)處理程序等進(jìn)行優(yōu)化的“ready-to-use”特定用途分析相關(guān)信息。與在用戶關(guān)注度高的領(lǐng)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
※2 峰：
表示從質(zhì)譜分析儀采集的數(shù)據(jù)（圖表）的波形（峰）。其高度和面積表示化合物的含量。
※3 聯(lián)合研究：
開發(fā)時，從大阪大學(xué)研究生院工學(xué)研究科福崎英一郎教授、該研究生院信息科學(xué)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(shù)性建議。島津制作所與大阪大學(xué)設(shè)置了“大阪大學(xué)·島津分析創(chuàng)新聯(lián)合研究講座”，推進(jìn)以代謝組學(xué)為中心的分析技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。
※4 峰積分：
確定峰的起點和終點，定義峰的工序。一般的軟件都是設(shè)置參數(shù)以期實現(xiàn)自動檢測，但部分峰需要操作人員目視確認(rèn)、校正。
※5 teaching data：
進(jìn)行深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)時的數(shù)據(jù)。錄入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)和與此相對應(yīng)的預(yù)期輸出為一組。在本技術(shù)中，為分析儀的輸出數(shù)據(jù)和與此相對應(yīng)的熟練操作員的峰積分結(jié)果的組合。
新產(chǎn)品的特點
1.與熟練操作員相媲美的AI算法分析精度
AI開發(fā)的算法（搭載在本產(chǎn)品上）與現(xiàn)有軟件的分析結(jié)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。
2. 分析時間縮短至三分之一
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(jìn)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(fù)擔(dān)。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。
3. 第一次采用訂閱版方式
作為本公司的軟件產(chǎn)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(jù)研究計劃靈活利用。此外本公司還準(zhǔn)備了90天的演示版使用許可。
