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我的基因體變異及技術的發展可能為我們帶來希望

作者 Doug Rollins - 2019-11-19

您還記得 1975 年夏天發生的事情嗎?

您是賽車迷嗎? 那您可能會記得 Bobby Unser 贏得了印第安納波利斯 500 比賽(Indy 500)。(因為下雨,賽程時間縮短許多)還是您對太空探索有興趣呢? 那麼您可能會記得蘇聯的聯盟 19 號和美國的阿波羅太空飛行器在地球軌道中對接,或是維京1號成功登入火星的畫面。

又或者您記得的是美國人大排長龍購買汽油、賣座電影大白鯊的上映,或是紅極一時的心情戒指與寵物石頭。這些片段我也記得很清楚。

但是我印象最深刻的是被診斷罹患第一型糖尿病(胰島素依賴型)。當時我還只是個孩子。若要問我這則診斷是否改變了我的人生? 答案是肯定的,但當時的我還不知道影響會有多大。我當時無法理解為什麼從診所回家的路上,我父母的心情忐忑不安且一語不發。

當時第一型糖尿病的治療選擇很少,且進展緩慢。

哥哥比我早五年就被診斷出第一型糖尿病,所以對於這種疾病,我大概知道該如何做好日常管理。他的管理方法,之後也成為我的管理方法,其中包括使用試紙測量血糖與酮體、嚴格控管飲食,並定期為自己施打動物胰島素。當時血糖監控儀通常只有診所裡才有,而且也不常見,所以我們必須仰賴試紙。這些都是萬用型的標準治療。也是當時我們能取得的最好治療。

1975 年過後的那幾年,第一型糖尿病的管理變得容易一點了。除了動物胰島素之外,醫生現在可以選擇使用人類或人類胰島素類似物。我們可以從測量血糖及酮體的試紙,換成立即檢測的血糖監控儀。當時我擁有了第一台家用血糖監控儀。這是個鞋盒大小的新奇設備,需要經過多個步驟才能進行相當準確的測量。但是它確實有效,讓我們能立即測量血糖,並加以管理。

現今第一型糖尿病的治療包括了植入性的連續血糖監控、手機 App 以及胰島素幫浦。

時間快轉到今天,第一型糖尿病管理選擇已進展至連 1975 年的我(以及當時許多醫師)都無法理解您所描述的內容。想要使用手機,隨時隨地都可以持續監控血糖嗎? 沒問題。我們可以辦到。想要一個可攜式的穿戴裝置,讓這裝置在醫生規定的時間,自動幫您施打胰島素嗎? 沒問題。我們也做到了這一點。

現今的第一型糖尿病治療雖然很神奇,但卻仍無法解決根本的問題。也就是「人們為何會罹患糖尿病」?

許多人已經罹患了第一型糖尿病,未來還會持續發生。

根據 Beyond Type 1 組織統計,共有 125 萬名美國人罹患第一型糖尿病,且每年確診人數為 4 萬人。這還只是在美國的數字!究竟是為什麼? 為什麼每年會有這麼多人被診斷出糖尿病, 而且對於我們這些早已被診斷出來的患者來說,該如何有效管理自己的病況?

我們待會再回來討論這個問題。先讓我們探討一個可能的未來走向:精準醫學。

什麼是精準醫學?

精準醫學意味著結合個人化醫療與標靶治療,使診療更為精準,這可能就是我們要的答案之一。

在 2018 年 Micron Insight 上,執行副總裁暨業務執行長 Sumit Sadana 將許多醫療保健面臨的挑戰描述為大數據問題。他說當人們探討如人類健康、人類基因體等實際且困難的挑戰時,其實是在談論艾位元組等級的資料。他也強調由於須分析的資料規模龐大,因此解決這些問題需要的是人工智慧與機器學習。

美光的 QLC SSD 正是朝正確方向邁出的重要一步

美光的願景,是改變世界利用資訊來豐富生活的方式。我們在記憶體與儲存技術創新上的專注,可以改變研究方法的基礎。其中一個例子就是四層單元(QLC)NAND,以及在以讀取為中心的研究型工作負載量上的優勢。

我們希望以合理的價格,接受如機器學習等快速成長,且以讀取密集性高的工作負載量,因此美光 5210 ION SSD 的設計能符合節省成本與高效能儲存以因應日益增長的需求。利用美光 5210,我們交付了業界第一款以 QLC NAND 技術打造的 SSD,這是儲存技術的下一步發展,以更低的成本提供更快的容量。該產品針對如非結構化資訊的資料湖泊等讀取密集型與效能敏感型的工作負載加以最佳化,這些資料為機器學習和人工智慧演算法提供資料。

在美光推出 5210 之前,這些讀取密集型的工作負載一直受到 50 年前所開發的硬碟技術的緩慢效能所束縛。

專家們焦頭爛額地處理龐大資料以獲得所需資訊

為了瞭解我們的QLC 5210 ION 能如何藉由極度龐大的資料集,來改善研究工作負載量,我們與 Colfax International 的研究團隊合作,進行了一項機器學習專案。Colfax Research 的總部位於矽谷,該公司能幫助我們運用新的平台,創造運算創新的價值。

Colfax Research 分析了美光 5210 SSD 如何超越用於人工智慧與機器學習資料湖泊的過往 (傳統)機器學習儲存設備(7200 RPM HDD)。之後將其研究成果發表為一份白皮書,標題為《新的 QLC SATA SSD 如何帶來 8 倍快的機器學習》(How New QLC SATA SSDs Deliver 8x Faster Machine Learning)。在觀察了使用 7.68TB 5210 ION SSD 與 7200 RPM HDD 的 TFRecord 產量與完成時間後,Colfax Research 表示:

「在我們的研究中,使用美光 5210 ION SSD,針對以 TFRecord 建立檔案為目的的圖片資料集密集型讀取轉換,與相似容量的傳統硬碟相比,提高了約 8 倍速度。在每張圖片約 23 MB 的 10 萬張圖片的資料集,我們測試傳統硬碟約耗費 15.17 個小時調整圖片大小,並壓縮成單一個 TFRecord,而美光 5210 ION SSD 則僅耗費了 1.88 個小時,就完成了相同的任務,傳統硬碟則需額外的 13 個小時才能完成相同的工作」。

Colfax Research 的測試結果如下所示:

Rollins

在此例子中,高解析度圖片(在 Colfax Research 的研究中,最多有 10 萬張)必須調整大小,並附加到 TFRecord,之後才能進行分析。美光5210 ION SSD如何加速資料預處理效能及更快速從大量資料裡洞察先機以領先業界呢?

在討論美光 5210 SSD 的產品優勢時,Colfax Research 與我們分享了他們對 QLC SSD 價值的看法:

「7200 RPM 硬碟(HDD)在多年以來,一直都是透過機器學習(machine learning, 簡稱 ML)方式來儲存的標準媒介。由於傳統硬碟成本低,且易於採用 SATA 介面, 因此成為採購首選。但是,硬碟的產量相對緩慢。固態硬碟(Solid State Drives,簡稱 SSD)以前的價格過於昂貴,無法證明其潛在的價值。儘管 SSD 的每 GB 成本逐漸下降,但其整體成本對於最高需求(且昂貴)的 ML 平台來說,仍遙不可及。隨著全球首 款 QLC SSD(美光 5210 ION 企業級 SATA SSD )推出之後,這個障礙逐漸排除」。

該公司繼續表示:

「更快的完成時間對整體專案價值、交付與費用上,會帶來驚人的效果。當我們在分析 美光 5210 ION 的潛在效益時,發現採購時的每 GB 成本分析,可能是過於短視近利的 看法。我們應該考量的是總體擁有成本、讓昂貴的中央處理器(CPU)資產持續運作的 價值,以及與電力和冷卻相關的年度營運費用的可能減少」。

美光記憶體加速了醫療保健人工智慧(AI)

醫療保健人工智慧方面的最佳化運算法持續不斷進步,讓我深受鼓舞。美光的記憶體在提升電腦硬體效能方面,扮演著關鍵的角色,並同時兼顧我們對於快速且眾多的儲存裝置的需求。但是人工智慧的深度神經網路卻為資料中心帶來了挑戰。在處理資料時,它應該駐留在快速記憶體中,以獲得有效運算。我們的解決方案之一,也就是 美光 64GB 3200 MT/s RDIMM,容量是相同配置的兩倍,由於其反覆性質,在訓練神經網路方面極具價值。

我在美光可以貢獻我能做的(一小部分)

我可以自豪地告訴人們,我在美光工作。無論是在貿易展、技術會議或家長會上,當我告訴大家我在美光的儲存業務部門工作時,總感覺很驕傲。我承認我確實有點愛現。

但這不只是因為美光製作超酷的產品(真的!),也因為我們的幫助而實現了精準醫學。美光正在從基礎來改變研究人員與科學家推動醫學診斷與治療的方式,也就是可能(終於)能治癒第一型糖尿病的醫學。

早期診斷與有效的管理,正在利用龐大的基因體資料,解決精準醫學的謎題

我是罹患第一型糖尿病的 125 萬名美國人之一。我們在美國的病友,每年都會增加 4 萬人。在回顧我的糖尿病史時,我發現在治療方法中有許多驚人的進展。我見證了治療方式從動物型藥物演變成人類藥物,進化成穿戴式自動給藥裝置。我看到了監控方式從試紙演變成家用血糖監控儀,然後是可以輕鬆攜帶的監控儀,現在則變成了可以在手機上讀取結果的植入式即時感應器。 我接下來還能預見什麼? 隨著對人類基因體研究與知識的快速發展,我等不及看到未來的發展了。是否會出現更早期且更準確的診斷? 可能性很大。或是會出現更個人化的治療? 也許吧。

或者…也許是預防性治療。

我們拭目以待。還有大量的資料等待同一組研究人員、科學家與醫生們去收集與分析(預計在 2020 年達到 2314 艾位元組)。

而我最期待的是什麼呢? 是重新啟動我的胰臟,讓我無須再注射胰島素的新療法嗎? 不是。 是能夠整合即時血糖監控功能及胰島素自動給藥嗎? 也不是。

我最期待的是看到我的孩子們,或甚至是他們的孩子們,用過去式談論第一型糖尿病,好像那是一種不存在於他們人生中的歷史性疾病。我期待看到第一型糖尿病變成歷史課文的一部份。

Doug Rollins

Doug Rollins

Doug Rollins is a principal technical marketing engineer for Micron's Storage Business Unit, with a focus on enterprise solid-state drives. He’s an inventor, author, public speaker and photographer. Follow Doug on Twitter: @GreyHairStorage.
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