上外附中第二期“人工智能在生物医学中应用”课程暑期研训实践项目启动
2019-09-03 00:00:33 作者 / 课程发展中心

上外附中第二期“人工智能在生物医学中应用”

课程暑期研训实践项目启动

7月14日上午,上外附中“人工智能在生物医学中应用”研究性课程的15位同学在沈耘老师的带领下,前往中科院上海生命科学研究院参加课程的暑期研训活动。本期暑期研训活动将围绕“三维CT颅骨特征点的预测”、“二维手部特征点的预测”、“二维人脸侧面特征点的预测”三个课题开展,学生将在课题组专家的指导下近距离学习相关知识,开展科研实践,体会科学研究的魅力。

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张曼菲老师指导“三维CT颅骨特征点的预测”项目


在“三维CT颅骨特征点的预测”实践项目中,课题组专家张曼菲老师引用了尼安德特人和晚期智人的相关考古实例和人类学概念,向同学们介绍了一系列历史长河中人类生理特征点的遗传与进化,也引出了小组的科研任务——利用Mimics等可视化软件标记出近800例数据中ct颅骨的特征点。这是最终达成所属课题——中国人群三维颅骨表型的遗传学研究的研究目标——颅骨特征点预测的第一步,虽是基础的,但更是必不可少的。本项目拟解决的问题还包括拟完成自动化处理数据及特征点标记,并构建pipeline和寻找影响特征差异的遗传因素。

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彭芳美老师指导“二维手部特征点的预测”项目


“二维手部特征点的预测”的项目是利用卷积神经网络(CNN)训练并实现机器对手部特征点的自动读取,并利用这些表型进行全基因组关联分析(GWAS)。项目负责专家彭芳美老师向小组成员讲解了研究手部特征点的意义:目前中国群体的手部表型的遗传特征仍不清楚,本研究计划通过特征点标定获得手部相关表型,探索影响中国人群手部特征的遗传学因素,并尝试进一步解释相关机制。在项目的第一阶段,参与学生学习了如何运用Matlab标记特征点,标记后的图片将成为训练网络的重要素材。

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陈洁仪老师指导“二维人脸侧面特征点的预测”项目


“二维人脸侧面特征点的预测”的陈洁仪老师向同学们介绍了传统体质人类学中头面部表型的观察类和测量类,并详细地解释了如何提取2D照片中的头面部表型以及与人工智能相结合的意义。之后,陈老师向同学演示了所需要完成任务的第一步——根据解剖学结构、观察类表型定义landmark点并人工标出。这个工作重复性很高,但对于后续研究,是不可或缺的。本项目的预期目标之一是通过群体间的比较得到误差较小的自动标定效果,并结合遗传学分析。


本次暑期研训项目是基于理论课中学生已经学习过的人工智能、深度学习等相关概念,整理设计的一系列利用人工智能进行人体特征数字化的应用项目,要求人工智能在人体特征数字化中得到有效的运用。此次研训项目是我校“人工智能在生物医学中应用”课程的一次新尝试,让学生走出课堂,走进实验室,走近科学研究,进一步加强了参与学生对科学研究的整体认识,培养了学生理解科学课题的实验设计方向和研究方法等。


撰稿:张抒悦、王艺婷、伍宇洋

审稿:沈    耘

摄影:沈    耘、杜思源(中科院)

编辑:李启翔