清華新聞網(wǎng)6月10日電 近日，清華大學(xué)交叉信息研究院曾堅(jiān)陽研究組成功開發(fā)了從大規(guī)模科學(xué)文獻(xiàn)中提取生物醫(yī)學(xué)實(shí)體關(guān)系的深度學(xué)習(xí)模型，相關(guān)研究成果“基于機(jī)器學(xué)習(xí)的大規(guī)模生物醫(yī)學(xué)關(guān)系自動(dòng)抽取技術(shù)”（A novel machine learning framework for automated biomedical relation extraction from large-scale literature repositories）于6月8日在《自然·機(jī)器智能》（Nature Machine Intelligence）上在線發(fā)表。
理解藥物、靶點(diǎn)、病毒、副作用等等生物醫(yī)學(xué)實(shí)體之間的相互作用規(guī)律，是生物醫(yī)學(xué)研究者們長(zhǎng)期以來致力于探索和研究的問題，關(guān)于這些作用規(guī)律的研究成果廣泛分布在超過3000萬篇的科研文獻(xiàn)當(dāng)中，且文獻(xiàn)的數(shù)量還在不斷增加。目前，大多數(shù)知名的生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)例如DrugBank、CTD、SIDER和BioGRID，都是由人類科學(xué)家花費(fèi)大量的時(shí)間和精力從科學(xué)文獻(xiàn)中整理而來的。雖然深度學(xué)習(xí)技術(shù)可以被用來加速這一過程，但在生物醫(yī)學(xué)這種專業(yè)性領(lǐng)域，大規(guī)模的訓(xùn)練數(shù)據(jù)卻并非能夠輕易得到。為了解決這一問題，曾堅(jiān)陽研究團(tuán)隊(duì)采用了一種基于遠(yuǎn)監(jiān)督的深度學(xué)習(xí)策略，使得模型能夠在不依賴于人工標(biāo)注數(shù)據(jù)的情況下應(yīng)用到各種生物醫(yī)學(xué)關(guān)系抽取場(chǎng)景當(dāng)中。此外，作者所提出的集成了隱式句法樹學(xué)習(xí)和注意力機(jī)制的模型，在多項(xiàng)生物醫(yī)學(xué)關(guān)系抽取任務(wù)當(dāng)中，都取得了領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這項(xiàng)研究成果表明，這種新型的機(jī)器學(xué)習(xí)框架能夠?yàn)樯镝t(yī)學(xué)關(guān)系發(fā)現(xiàn)提供有力的幫助。目前，該工作已被應(yīng)用到一項(xiàng)旨在從已有的老藥中發(fā)現(xiàn)治療“新冠病毒”（COVID-19）的潛在藥物的工作當(dāng)中，相關(guān)的研究成果已發(fā)布在生物預(yù)印本網(wǎng)站bioRxiv上（https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.03.11.986836v1）。
曾堅(jiān)陽研究組所提出的生物醫(yī)學(xué)關(guān)系自動(dòng)抽取框架已成功應(yīng)用到多個(gè)生物醫(yī)學(xué)場(chǎng)景當(dāng)中，包括：通過抽取出的提示性信息指導(dǎo)了若干實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從而確認(rèn)了新的藥物-靶點(diǎn)作用關(guān)系；在一項(xiàng)針對(duì)新冠肺炎的老藥新用研發(fā)任務(wù)中，該關(guān)系抽取模型被應(yīng)用到一個(gè)回顧性研究當(dāng)中，即通過查找文獻(xiàn)支持來驗(yàn)證針對(duì)“非典”（SARS）或“中東呼吸綜合征”（MERS）的老藥新用策略的可行性，從而間接證明該老藥新用策略針對(duì)“新冠病毒”（COVID-19）的有效性；針對(duì)更多的生物實(shí)體間的作用關(guān)系抽取，如病毒-宿主、藥物-副作用間的關(guān)系抽取，該框架已在初步實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了其有效性。
生物醫(yī)學(xué)實(shí)體關(guān)系抽取的流程圖
該論文通訊作者為清華大學(xué)交叉信息院副教授曾堅(jiān)陽和助理研究員趙誕，第一作者為清華大學(xué)交叉信息研究院碩士生洪禮翔。該研究由國(guó)家自然科學(xué)基金、南京圖靈人工智能研究院和中關(guān)村海華前沿信息技術(shù)研究院支持。
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https://www.nature.com/articles/s42256-020-0189-y
供稿：交叉信息院
編輯：李晨暉
審核：程曦
