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日本岛津推出基于AI开发算法的数据分析辅助软件

作者:管理员 来源:岛津 浏览: 发布时间:2019-09-26 15:29

     日前,岛津制作所推出了三重四极杆液相色谱质谱联用仪(LC-MS/MS)用可选软件“Peakintelligence”,该软件搭载了利用AI(人工智能:Artificial Intelligence)开发的算法。

  本产品可在利用LC-MS/MS与“一次代谢产物方法包”或“细胞培养分析方法包”※1进行分析时,自动检测出画面上频繁出现的峰※2。以前凭借操作员目视确认的工序交由软件完成,实现了研究现场的工作方式改革。本产品是与富士通株式会社、株式会社富士通研究所联合研究开发※3的。

  被广泛应用于疾病早期发现和食品农残检测等各种用途的质谱分析仪,随着仪器的不断进步,所采集的数据量越来越庞大。因此,在对仪器采集的数据进行分析时的“峰积分”※4作业成为检测过程中的瓶颈。由于大量的峰检测需要目视确认,故难以做到全部自动化,往往需要花费很长时间的峰积分也成为了沉重的负担。此外,因人为失误或者习惯不同,导致每位操作员的操作精度也参差不齐,加之不能排除被人为篡改的可能性。在医疗和新药开发等生命科学类研究现场,“排除人为因素的高精度峰积分自动化”成为急需解决的课题。

  自2016年起,岛津制作所与富士通、富士通研究所联合开展有效利用AI进行峰自动检测技术的研究。本公司承担“弥补teaching data※5不足部分的数据生成技术”研究,富士通与富士通研究所承担“学习熟练操作员分析技巧特征提取技术”研究,生成的7万个teaching data通过Deep Learning(深度学习)功能进行学习。联合研究结果显示,与熟练操作员的目视‧手动处理相比,AI实现了误检测率7%,未检侧率9%的高精度检测,因此,此次“Peakintelligence”得以发售。

  可选软件“Peakintelligence”虽然是为LC-MS/MS中的生命科学领域(一次代谢产物、细胞培养)而研发的,但将逐步扩大应对机型与应用领域。今后,我们仍将继续开展AI技术研发,利用AI技术,努力提高使用本公司产品的所有分析仪器用户的工作效率。

  • ※1 方法包:
    以产品的形式提供将分析条件与预处理程序等进行优化的“ready-to-use”特定用途分析相关信息。与在用户关注度高的领域有实际业绩的研究人员联合研发。
    https://www.an.shimadzu.co.jp/lcms/lcmsms_methodpackage.htm
  • ※2 峰:
    表示从质谱分析仪采集的数据(图表)的波形(峰)。其高度和面积表示化合物的含量。
  • ※3 联合研究:
    开发时,从大阪大学研究生院工学研究科福崎英一郎教授、该研究生院信息科学研究科松田史生教授获得了研究人员需要的输入量和技术性建议。岛津制作所与大阪大学设置了“大阪大学·岛津分析创新联合研究讲座”,推进以代谢组学为中心的分析技术的开发与应用。
  • ※4 峰积分:
    确定峰的起点和终点,定义峰的工序。一般的软件都是设置参数以期实现自动检测,但部分峰需要操作人员目视确认、校正。
  • ※5 teaching data:
    进行深度学习网络时的数据。录入网络的数据和与此相对应的预期输出为一组。在本技术中,为分析仪的输出数据和与此相对应的熟练操作员的峰积分结果的组合。

AIで開発したアルゴリズムによるデータ解析支援 LC-MS/MS向けオプションソフトウェア「Peakintelligence」発売

新产品的特点

1.与熟练操作员相媲美的AI算法分析精度

AI开发的算法(搭载在本产品上)与现有软件的分析结果相比较,与熟练操作员分析的一致率前者为93.8%,后者为87%(1个样品中含100种分析对象化合物,分析14个样品的情况)。“Peakintelligence”可完成与熟练操作员相媲美的高精度峰积分。

2. 分析时间缩短至三分之一

同样的,AI开发的算法和现有软件,对在“峰自动检测与目视校正”上所花费的时间进行比较,在上述条件下,前者为6.3小时,后者为18.1小时。峰积分所需的时间缩短至三分之一。由于该作业需要耐心和注意力集中,所以,对操作员来说是一种巨大的负担。而如果使用“Peakintelligence”,不仅可以实现研究现场的工作方式改革,并且,用户也能更加专注于创造性工作。

3. 第一次采用订阅版方式

作为本公司的软件产品,第一次采用了订阅版方式。以一年为单位(定价250万日元)出售使用许可,用户可根据研究计划灵活利用。此外本公司还准备了90天的演示版使用许可。