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第39期出刊日:2019.4.12

以高速數值模擬與機器學習進行臨床醫療輔助診斷研究

文/ 數學系 王偉仲教授

理學院執行重點姐妹校計畫,在 2018年12月,由應用數學科學研究所王偉仲教授團隊的三位研究生與助理,到東京大學進行為期一週的協同研究與學術交流。王教授所指導的研究生與研究助理李岳洲、甘逸凱、以及陳彥禎,與東京大學情報基盤中心的中島研吾教授 (Prof. Kengo Nakajima)、星野哲也助教授 (Prof. Tetsuya Hoshino)、塙敏博准教授 (Prof. Toshihiro Hanawa)、以及伊田明弘特任准教授 (Prof. Akihiro Ida),進行交流與討論。三位同學分別在肝臟腫瘤預後預測, 冠狀動脈狹窄之流體模擬, 前列腺癌病理切片分類等方向,報告了各自目前的研究成果,以及未來的研究方向。四位教授對他們的研究成果,皆表示高度的興趣與肯定。

其中塙敏博准教授,在會後表示希望與王教授的團隊作進一步的研究交流,並就病理切片的研究進展作進一步的討論。同學們與塙敏博教授也進行了另一次的研究會議。塙敏博准教授與他的學生田村,先行報告了目前正在進行的三項研究。三項研究皆為醫學影像深度學習如何配合東京大學超級電腦之研究,與王教授團隊的研究主題相比,更加著重在硬體部份,也因此對未來的研究非常具有參考價值。田村研究生目前的研究主題是如何利用東京大學的 Oakforest-PACS 超級電腦進行大規模的深度學習運算,希望能夠取代一般常用的 GPU cluster。儘管 Oakforest-PACS 是目前日本排名第二,世界排名第14的超級電腦 (2018年11月數據),不過目前深度學習的發展多著重於 GPU 上的平行運算。因此像 Oakforest-PACS 這樣的超級電腦,仍不易進行非常高效能的深度學習運算。從塙敏博准教授的解說中,可以了解他們目前進行的深度學習超參數自動決策系統,以及和東京大學醫院的合作流程。會後亦針對雙方的研究做了深度交流,其中陳彥禎助理所專精的病理切片影像,非常適合作為田村的研究素材,因此雙方也約定進一步的討論與合作。

此外,本次交流有一項重要的發展。透過數次的視訊會議討論,台大與東大的團隊,確定於 2019年,共同向日本 Joint Usage/Research Center for Interdisciplinary Large-scale Information Infrastructures (JHPCN) 申請研究計畫。此研究預計結合流體力學模擬以及機器學習,並應用在冠狀動脈狹窄之功能性病灶診斷 。研究主題將著重在利用血液模擬來預測心肌缺氧之研究。在此合作中,需要大量的使用由計算流體力學模擬出的結果來訓練深度模型,因此血液的流體力學模擬也會是一個研究重點。對於血液流體模擬這部分,東京大學的今野雅博士,也詳細比較了 simVascular 與 OpenFoam,simVascular 兩個為專門針對心血管的流體模擬程式,提供未來選用軟體時重要的參考。目前雙方的合作計畫已經展開,預期將可為台灣大學與東京大學的共同研究,帶來更進一步的發展,並開啟雙方在未來人才培育更多的合作機會。