Robert Ledley - Robert Ledley

Robert Ledley
Robert Ledley color portrait.jpg
Robert Ledley
Născut ( 28-06-1926 )28 iunie 1926
Flushing, Queens , New York, SUA
Decedat 24 iulie 2012 (24.07.2012)(86 de ani)
Kensington, Maryland , SUA
Cetățenie Statele Unite ale Americii
Alma Mater
Cunoscut pentru
Soț (soți) Terry Ledley (născută Wachtell)
Premii
Cariera științifică
Câmpuri matematică , fizică , informatică , biologie , medicină , stomatologie
Instituții

Robert Steven Ledley (28 iunie 1926 - 24 iulie 2012), profesor de fiziologie și biofizică și profesor de radiologie la Școala de Medicină a Universității Georgetown , a fost pionier în utilizarea computerelor digitale electronice în biologie și medicină. În 1959, a scris două articole influente în Știință: „Reasoning Foundations of Medical Diagnosis” (cu Lee B. Lusted) și „Digital Electronic Computers in Biomedical Science”. Ambele articole au încurajat cercetătorii biomedici și medicii să adopte tehnologia computerizată. În 1960 a înființat Fundația Națională de Cercetare Biomedică (NBRF), o organizație de cercetare non-profit dedicată promovării utilizării computerelor și echipamentelor electronice în cercetarea biomedicală. La NBRF, Ledley a urmărit mai multe proiecte majore: la începutul anilor 1960, dezvoltarea Film Input to Digital Automatic Computer (FIDAC), care automatiza analiza cromozomilor; inventarea scanerului computerizat CT computerizat transversal axial automat (ACTA) la mijlocul anilor 1970; gestionarea Atlasului secvenței și structurii proteinelor (creat în 1965 de Margaret O. Dayhoff); și înființarea Resursei de informații cu privire la proteine în 1984. Ledley a servit, de asemenea, ca editor al mai multor reviste biomedicale revizuite de colegi. În 1990, Ledley a fost introdus în sala de renume a inventatorilor naționali . El a primit Medalia Națională a Tehnologiei în 1997. S-a retras ca președinte și director de cercetare al BNR în 2010.

Familia și educația

Robert Ledley s-a născut la 28 iunie 1926, în Flushing Meadows , Queens, New York City, SUA. Tatăl său, Joseph Levy, era contabil, iar mama sa, Kate Levy, era profesoară înainte de a deveni gospodină. Robert avea o soră, Marion și un frate vitreg, Ralph. Toți cei trei frați au fost supranumiți Ledley.

Printre prietenii din copilărie ai lui Ledley din Flushing s-a numărat Margaret Oakley Dayhoff , care mai târziu își va petrece cea mai mare parte a carierei lucrând la Fundația Națională de Cercetare Biomedicală și care va deveni un fondator al domeniului bioinformaticii . Ledley a urmat școala Horace Mann , la care a absolvit în 1943.

Ca student la Universitatea Columbia, Ledley a excelat în fizică, urmând cursuri universitare și postuniversitare în primii doi ani ca student. Cu toate acestea, când și-a informat părinții despre dorința sa de a deveni fizician, aceștia s-au opus pe motiv că o carieră în fizică nu i-ar fi fezabilă, având în vedere lipsa de locuri de muncă constante în acest domeniu. În schimb, l-au îndemnat să-și câștige existența ca dentist. Ledley a încercat să urmeze ambele căi deodată; s-a înscris la New York University College of Dentistry, în timp ce continua să-și urmeze studiile în fizică la Columbia. În timpul zilei, Ledley urma cursuri de formare stomatologică la NYU, apoi lua metroul spre Columbia pentru a urma cursuri de seară în fizică. După ce a primit DDS de la NYU în 1948, Ledley a devenit student la fizică cu normă întreagă la Columbia, unde a urmat cursuri de la mulți fizicieni consacrați, inclusiv II Rabi (care a glumit că Ledley este singurul fizician care ar putea trage dinții unui om), Enrico Fermi , Hans Bethe și JA Wheeler . Ledley a primit un MS în fizică de la Columbia în 1950.

În 1949, Ledley s-a căsătorit cu Terry Wachtell (născut în 1926), profesor de matematică la Queens College și sora lui Herbert Wachtell . Cuplul a avut doi fii, Fred (născut în 1954) și Gary (născut în 1957). Când cuplul s-a mutat în zona DC la începutul anilor 1950, Terry a fost angajat ca programator de computer până când a părăsit locul de muncă pentru a-și crește fiii. Ambii fii au absolvit Facultatea de Medicină a Universității Georgetown . Fred Ledley este profesor de științe naturale și aplicate la Universitatea Bentley și este autorul a numeroase lucrări științifice, precum și al romanului, Sputnik's Child (2011). Gary Ledley este un cardiolog practicant asociat cu Universitatea Drexel.

Robert Ledley a murit de boala Alzheimer la Kensington, Maryland, SUA, la 24 iulie 2012.

Cariera timpurie de cercetare

Cercetarea dentară a armatei SUA

În 1950, la scurt timp după izbucnirea războiului coreean , Ledley a fost contactat de un ofițer de recrutare al armatei SUA, care i-a oferit o alegere: putea să se ofere voluntar să se alăture corpului dentar al armatei SUA ca prim-locotenent sau să fie înscris în infanterie ca privat. Ledley s-a oferit imediat și a fost trimis la școala medicală a serviciilor medicale ale armatei SUA pentru instruire. Deoarece Ledley a fost instruit și în fizică, a fost repartizat la o unitate de cercetare dentară la spitalul general Walter Reed , din Washington, DC

În timpul petrecut în armată, Ledley a fost responsabil pentru îmbunătățirea dispozitivelor dentare protetice (cum ar fi protezele dentare ) utilizate pe scară largă de către personalul armatei. În special, Ledley s-a bazat pe pregătirea sa în domeniul stomatologiei și fizicii pentru a dezvolta un sistem care să optimizeze procesul de montare a protezelor, permițând stomatologilor să determine „unghiul de mestecat” sau panta medie a fiecărui dinte față de suprafața unui obiect (de ex. o bucată de mâncare) fiind mușcat. Ledley a prezentat această lucrare Societății Americane de Fizică în 1952 și a generat atenție la nivel național prin intermediul unui articol din ziarul Associated Press intitulat „Matematica folosită pentru a menține dinții falși la locul lor”.

Lucrați cu computerul automat de standarde Eastern

La începutul anilor 1950, Terry Ledley operează Computerul Automat de Est al Standardelor (SEAC) la Biroul Național de Standarde . Robert Ledley a învățat să programeze pe acest computer, mai întâi prin benzi de hârtie pe care i le-a adus Terry și apoi folosind el însuși mașina.

Lucrarea lui Ledley privind protetica dentară l-a adus în colaborare cu cercetători cu sediul la Biroul Național de Standardizare Secția de cercetare a materialelor dentare, unde i s-a oferit un post de cercetare în 1952 după eliberarea sa din armată. Acolo a întâlnit Standard Computer Automatic Computer , unul dintre primele computere digitale electronice cu programe stocate. Prima interacțiune a lui Ledley cu SEAC a venit prin intermediul soției sale, Terry, care lucra ca unul dintre programatorii mașinii - Robert s-a învățat să programeze examinând programe (pe bandă perforată de hârtie) și manuale pe care Terry le-a adus acasă. Ledley a început să folosească SEAC însuși pentru cercetarea sa dentară, dar după ce s-a dovedit un programator expert și un instrument de depanare, s-a trezit lucrând cu SEAC (și mai târziu cu DYSEAC ) cu normă întreagă la o mare varietate de proiecte, inclusiv un sistem de ghidare a aeronavelor controlat de la distanță.

Pentru Ledley, lucrul cu SEAC a produs o epifanie, atât despre cariera sa, cât și despre importanța potențială a computerelor pentru cercetarea biomedicală. El a reamintit: „Am realizat anterior că, deși, conceptual, ecuațiile fizice ar putea fi scrise pentru a descrie orice fenomen biomedical, astfel de ecuații ar fi atât de complexe încât nu ar putea fi rezolvate în mod fezabil în formă închisă. Astfel, SEAC ar fi panaceul meu, deoarece ecuațiile ar deveni tratabile până la metode numerice de soluții. Sau cel puțin așa am crezut cu adevărat la acea vreme. Acesta trebuia să fie domeniul meu, aplicarea computerelor la problemele biomedicale. ”

Cercetări operaționale și RNA Tie Club

Deși Ledley a avut în vedere o carieră de angajare a computerelor pentru rezolvarea problemelor biomedicale încă de la începutul anilor 1950, aveau să treacă câțiva ani înainte ca el să urmeze acea carieră cu normă întreagă. La Biroul Național de Standarde, activitatea lui Ledley a fost legată în primul rând de rezolvarea problemelor militare folosind tehnicile de cercetare a operațiunilor . De exemplu, el a publicat un articol în revista Operations Research care arată cum se poate folosi algebra booleană pentru a reduce problemele complexe de luare a deciziilor militare până la punctul în care acestea ar putea fi rezolvate folosind o colecție de tabele de adevăr și întrebări da-sau-nu.

Când Ledley și-a pierdut slujba la NBS în 1954 din cauza reducerilor bugetare, a refuzat o ofertă de muncă pentru IBM (care i-a angajat pe colegii lui Ledley în masă). În schimb, a găsit un loc de muncă ca „Analist de cercetare operațională” la Biroul de cercetare operațională de la Universitatea Johns Hopkins. Acolo, munca sa a rămas în cea mai mare parte concentrată pe probleme militare, dar expertiza sa în biologie, fizică, matematică și informatică a atras atenția unuia dintre noii săi colegi ORO, George Gamow . Gamow, care era renumit pentru contribuțiile sale la modelul cosmologic Big Bang , se interesase de biologia moleculară imediat după ce James D. Watson și Francis Crick au elucidat structura cu dublă helică a ADN-ului în 1953. Gamow credea că abilitățile lui Ledley ar putea fi esențiale în a ajuta pentru a sparge codul genetic, adică rezolvând problema modului în care o secvență de ADN se traduce în proteine. În 1954, Gamow l-a invitat pe Ledley să se alăture elitei RNA Tie Club ; alți membri ai clubului au fost Watson, Crick, Richard Feynman , Max Delbrück , Edward Teller și Sydney Brenner .

Lucrarea principală a lui Ledley pentru RNA Tie Club a fost un efort de a genera un set de tabele de contingență în scopul scrierii unui program de computer care să determine corespondența dintre orice secvență de trei litere (triplet) de baze nucleotidice și orice aminoacid (clădirea blocuri de proteine). Sponsorizat de Gamow, Ledley și-a publicat lucrarea în 1955 în Proceedings of the National Academy of Sciences . Deși Ledley a produs un tabel combinatoriu care ar putea fi utilizat teoretic pentru a determina care secvență de trei litere de baze ADN corespundea cu ce aminoacid, problema a necesitat câteva mii de ani de timp de calcul pe cele mai rapide computere din lume (circa 1955) pentru a produce o soluție .

După ce a stabilit că computerele nu pot fi utilizate în mod rezonabil de repede pentru a decoda ADN-ul, Ledley s-a îndepărtat de RNA Tie Club. În cele din urmă, codul a fost încălcat în experimentul Nirenberg și Matthaei din 1961 , care nu folosea calculatoare și care nu a fost realizat de membrii RNA Tie Club.

Inginerie Electrică

În 1956, Ledley a fost angajat ca profesor asistent de inginerie electrică la Școala de Inginerie și Științe Aplicate a Universității George Washington . Acolo, a predat unele dintre cele mai vechi cursuri de programare pe calculator și a scris prima sa carte, Inginerie digitală de calcul și control (1960). La GWU, Ledley a achiziționat Florida Automatic Computer I și II, doi descendenți ai SEAC care au fost aruncați de Forțele Aeriene ale SUA ca surplus, în scopul înființării unui „centru de calcul” care să folosească computerele pentru automatizarea lui Frederick Sanger . proces de determinare a secvenței de aminoacizi a proteinelor. Cu toate acestea, centrul nu a fost niciodată construit, deoarece National Institutes of Health a respins cererea lui Ledley pentru o subvenție pentru a-l finanța și pentru că universitatea s-a opus perspectivei de a instala și sprijini cele două computere enorme.

Colaborare cu Lee B. Lusted

Lee B. Lusted (1922-1994), radiolog cu experiență în inginerie electrică, a devenit conștient de munca lui Ledley în 1956, după ce Ledley a susținut o prezentare intitulată „An Operations-Research View of Medicine and Health” la reuniunea anuală a Operațiunilor Societatea de Cercetare din America . După întâlnire, Lusted l-a telefonat pe Ledley, iar cei doi au descoperit că aveau un puternic interes în utilizarea electronicii și a matematicii pentru a îmbunătăți medicina. Cei doi bărbați au început imediat să colaboreze la dezvoltarea modalităților de a preda medicilor și cercetătorilor biomedici, care rareori aveau o pregătire prea mare în electronică sau matematică, să folosească computerele electronice digitale în activitatea lor.

În 1959, Ledley și Lusted au publicat „Reasoning Foundations of Medical Diagnosis”, un articol citit pe larg în Science , care a introdus tehnicile de cercetare a operațiunilor lucrătorilor din domeniul medical. Domeniile acoperite au inclus: logica simbolică , teorema (probabilitatea) lui Bayes și teoria valorii . În articol, medicii au fost instruiți cum să creeze baze de date de diagnostic folosind carduri cu margini pentru a se pregăti pentru o perioadă în care ar avea posibilitatea de a introduce datele lor în calculatoare electronice pentru analiză. Ledley și Lusted și-au exprimat speranța că, prin exploatarea computerelor, o mare parte din munca medicilor va deveni automatizată și că, prin urmare, multe erori umane ar putea fi evitate.

În cadrul medicinei, articolul lui Ledley și Lusted a rămas influent de zeci de ani, în special în domeniul luării deciziilor medicale. Printre cei mai entuziaști cititori ai săi s-a numărat cardiologul Homer R. Warner , care a imitat metodele lui Ledley și Lusted la clinica sa de cercetare de la spitalul LDS din Utah. Opera lui Warner, la rândul său, a modelat multe dintre practicile și prioritățile puternic computerizate Intermountain Healthcare, Inc. , care a fost descrisă în 2009 de administrația Obama ca un model exemplar al unui sistem de sănătate care oferea servicii de îngrijire de înaltă calitate și la prețuri reduse. .

Articolul a atras atenția presei naționale asupra lucrărilor lui Ledley și Lusted. Articolele despre munca celor doi bărbați au fost difuzate în câteva ziare importante din SUA. Un mic dispozitiv demonstrativ pe care Ledley l-a construit pentru a arăta cum ar funcționa diagnosticul electronic a fost descris în New York World Telegram ca fiind „Un creier metalic pentru diagnostic”, în timp ce New York Post publica un titlu: „Dr. Univac este căutat în chirurgie. ” În mai multe rânduri, Ledley și Lusted au explicat jurnaliștilor că credeau că computerele îi vor ajuta pe medici, mai degrabă decât să-i înlocuiască, și că procesul de introducere a computerelor în medicină ar fi foarte dificil din cauza naturii necantitative a multor informații medicale. De asemenea, au imaginat, cu ani înainte de dezvoltarea ARPANET , o rețea națională de computere medicale care să permită furnizorilor de asistență medicală să creeze o înregistrare medicală accesibilă la nivel național pentru fiecare american și să permită o analiză rapidă a datelor de masă, deoarece informațiile au fost colectate de către clinici individuale și trimise către regiunile regionale. și centre naționale de calculatoare.

Sondaj NAS-NRC și susținere informatică

La începutul anului 1957, Ledley a fost angajat parțial de Academia Națională de Științe - Consiliul Național de Cercetare (NAS-NRC) pentru a efectua un sondaj național privind utilizarea actuală și potențială a computerului în biologie și medicină în Statele Unite. Susținut de senatorul Hubert Humphrey și directorul NIH James A. Shannon , NAS-NRC a comandat sondajul într-un efort de a ajuta medicii și oamenii de știință din viață să-și depășească reticența de a utiliza computerele.

Ledley și-a publicat rezultatele sondajului într-un articol științific din 6 noiembrie 1959 , „Digital Electronic Computers in Biomedical Science”, în care a chemat biologii să se instruiască în matematică și inginerie pentru a utiliza în mod eficient computerele digitale electronice. El a prezis că, pe termen lung, „probabil cea mai mare utilizare a computerelor va fi în aplicații biomedicale.” La fel ca articolul anterior al științei, co-autor alături de Lusted, noua piesă a lui Ledley a fost citită pe scară largă - printre cei mai influenți și entuziaști cititori a fost Joshua Lederberg , care a petrecut o mare parte din ultima parte a carierei sale folosind calculatoare pentru a rezolva probleme în cercetarea biologică.

Studiul și articolul lui Ledley au format, de asemenea, primul efort major al Institutului Național de Sănătate pentru a încuraja cercetătorii biomedici să folosească computerele. Acest efort a început la scurt timp după lansarea sovietică a Sputnikului în octombrie 1957 - ca reacție la Sputnik, Congresul SUA a căutat mijloace pentru a spori productivitatea științifică și tehnologică a SUA. Începând din 1960, Congresul a alocat aproximativ 40 de milioane de dolari NIH în scopul stimulării utilizării computerelor în cercetarea biomedicală. Recomandările sondajului Ledley, în special apelul său pentru ca lucrătorii biomedici să se instruiască extensiv în matematică și inginerie, au servit drept ghid pentru efortul NIH, care a fost realizat de Comitetul consultativ al NIH pentru calculatoare în cercetare (ACCR). ACCR a fost condus din 1960 până în 1964 de colaboratorul lui Ledley, Lee Lusted. În acei ani, comitetul a înființat câteva centre majore de calcul biomedical în jurul SUA și a sponsorizat dezvoltarea LINC . Succesorul ACCR, Computers in Research Study Section, a fost condus de Homer Warner, unul dintre primii medici de cercetare care au folosit tehnicile lui Ledley și Lusted într-un cadru clinic.

Fundația Națională de Cercetare Biomedică

Înființarea și obiectivele BNR

„Pomul de Crăciun” al BNR care prezintă proiecte și jurnale inițiate de organizație până în 1991. La bază se află înființarea fundației în 1960. Ornamentele reprezintă (deplasându-se de jos în sus și de la stânga la dreapta): Atlasul Proteinelor. și structură (inițiat în 1965), Calculatoare în biologie și medicină (revistă fondată în 1969), Recunoaștere model (revistă fondată în 1967), prima casetă de date cu proteine ​​(1972), ACTA (prototip construit 1974), Limbaje computerizate (revistă fondată în 1972 ), prima casetă de date cu acid nucleic (1979), Computerized Medical Imaging and Graphics (revistă înființată în 1981 - aceasta a apărut din revista Computerized Tomography din 1976 și din revista Computerized Radiology din 1977 ), CENOG (prototip construit în 1978), Resurse de informare a proteinelor ( lansat în 1984), 1990 a fost al 30-lea an al BNR.

În urma lucrărilor sale de sondaj pentru NAS-NRC și a publicării articolelor sale și ale lui Lusted în Știință , Ledley a căutat guvernul federal și universitatea să-i susțină eforturile de dezvoltare a computerelor și a programelor de calculator pentru a fi utilizate de cercetătorii biomedici. Cu sprijinul NAS-NRC, Ledley a înființat în 1960 National Biomedical Research Foundation (NBRF), o organizație non-profit , cu sediul inițial într-o clădire deținută de NAS-NRC lângă Dupont Circle , Washington, DC

Crezând că cariera sa de membru al facultății universitare îi va constrânge în cele din urmă cercetările, Ledley și-a părăsit funcția la GWU pentru a-și dedica cu normă întreagă conducerea BNR. Ledley va conduce BNR până la retragerea sa în 2010. Angajații timpurii includeau: Louis S. Rotolo (asistentul lui Ledley în sondajul NAS-NRC), James B. Wilson (fostul student absolvent al lui Ledley la GWU) și Margaret O. Dayhoff (un chimist cuantic cu un doctorat din Columbia și prietenul copilăriei lui Ledley din Flushing).

Bazat pe convingerea lui Ledley că utilizarea computerelor ar îmbunătăți substanțial biologia și medicina, ajutând la matematizarea acelor domenii, misiunea BNR a fost aceea de a „stimula oamenii de știință din domeniul cercetării biomedicale să utilizeze computerele, dând un exemplu prin propriile sale cercetări și dezvoltări de pionierat în noi domenii ale aplicațiilor informatice. . ” Începând cu un buget anual de sub 100.000 de dolari și o jumătate de duzină de angajați, BNR a devenit o operațiune de milioane de dolari cu peste 20 de angajați la începutul anilor 1980. Inițial, marea majoritate a sprijinului acordat de NBRF a venit de la NIH, dar până în 1980 a atras sprijinul dintr-o varietate de surse federale, universitare și corporative, pe lângă generarea de venituri prin publicarea de reviste și vânzarea de instrumente electronice, software și brevete.

În 1970, BNR și-a început afilierea la Centrul Medical al Universității Georgetown . Universitatea, care a alocat spațiu pentru o instalație de calcul biomedicală care nu a fost niciodată construită, a oferit spații de birouri și laboratoare pentru BNR, în timp ce BNR va servi ca resursă de calcul pentru universitate, precum și va aduce finanțare și prestigiu universității prin activitățile sale de cercetare și dezvoltare.

Ca parte a mutării, Ledley a fost numit la facultatea Universității Georgetown ca profesor de radiologie, fiziologie și biofizică. BNR a fost localizat fizic la Georgetown în perioada 1970-2006. Între 2006 și 2010 a avut sediul în birouri din Washington, DC și Bethesda, MD.

În 2011, BNR a fost reincorporată în Massachusetts și a adoptat o nouă declarație de misiune.

FIDAC și recunoașterea modelelor

Robert Ledley a apărut cu FIDAC în 2007.
Robert Ledley pozând cu un IBM 360 care a fost utilizat împreună cu FIDAC. Foliile de hârtie din partea stângă a fotografiei sunt tipărite de micrografii digitalizate cu cromozomi. Stive de cărți perforate IBM sunt prezente lângă brațul drept al lui Ledley.

Cea mai veche zonă de accent a BNR a fost dezvoltarea tehnologiei de recunoaștere a modelelor optice. Lucrând cu Wilson în 1960 și 1961, Ledley a construit dispozitivul automat pentru determinarea antibioticelor (ADAD), un dispozitiv computerizat de măsurare a luminii care a testat eficacitatea medicamentelor antibiotice prin măsurarea transparenței în culturile din placa Petri. Zonele care erau transparente erau probabil zone în care antibioticele au ucis populațiile bacteriene; zone care erau opace zone probabil unde bacteriile erau încă în viață. BNR a vândut mai multe unități ADAD către Food and Drug Administration și către mari companii farmaceutice.

Bazându-se pe succesul ADAD, Ledley, Wilson și un nou venit la NBRF, inginerul electric Thomas Golab, a dezvoltat Film Input to Digital Automatic Computer (FIDAC) la mijlocul anilor 1960. FIDAC a fost conceput pentru a scana o fotografie în memoria sa și apoi pentru a trimite acele informații la un computer mai mare (de exemplu, IBM 360) pentru a recunoaște tiparele din imaginea scanată. Pentru a digitaliza o fotografie, FIDAC ar impune o grilă de 700 x 500 puncte (de dimensiuni arbitrare) pe ea și apoi ar măsura nivelul luminii în fiecare punct. În funcție de nivelul de lumină detectat la acesta, fiecărui punct i s-a atribuit un număr întreg cuprins între 0 și 9. FIDAC ar putea genera o scanare de 350.000 de puncte în mai puțin de 0,5 secunde.

Ledley a proiectat FIDAC pentru a scana fotomicrografiile cromozomilor pentru a automatiza sarcina intensă în muncă a analizei cariotipului , care este utilizată pentru a detecta afecțiuni precum sindromul Turner și sindromul Down . Odată programat pentru a distinge cromozomii de fundal și apoi pentru a recunoaște anomalii într-o probă dată (de exemplu, prezența unor cromozomi suplimentari, cromozomi cu formă anormală), FIDAC ar putea efectua în 40 de secunde o analiză cromozomială tehnician 15 minute pentru a finaliza manual.

Dincolo de analiza cromozomială, FIDAC a fost adaptat pentru a digitaliza și analiza fotografiile cu neuroni și frotiuri Papanicolau , precum și fotografiile schlieren . Aproximativ o duzină de unități FIDAC au fost vândute în anii 1960, iar la începutul anilor 1970 exista o cerere considerabilă pentru o versiune mai mică a mașinii. În cele din urmă, Jet Propulsion Laboratory a primit o subvenție NIH pentru a dezvolta un instrument mic, asemănător FIDAC, pentru utilizare în laboratoare și clinici.

Pentru a facilita discuțiile între utilizatorii și dezvoltatorii FIDAC, Ledley a înființat în 1969 jurnalul peer-review Pattern Recognition , jurnalul oficial al Pattern Recognition Society. Ledley a rămas editorul Recunoașterii modelelor până în 2010.

ACTA și tomografie computerizată (scanare CT / CAT)

Robert Ledley la expoziția scanerului CT ACTA pentru tot corpul la Muzeul Național de Istorie Americană al Smithsonianului .

Ledley este cel mai cunoscut pentru eforturile sale din anii 1970 de a dezvolta tomografie computerizată (CT) sau scanere CAT. Această lucrare a început în 1973, când BNR a pierdut cea mai mare parte a finanțării sale NIH din cauza reducerilor bugetului federal. În acest timp, BNR se implicase tot mai mult în proiecte de calcul din campus. Încercând rapid să strângă fonduri suficiente pentru a acoperi salariile angajaților BNR, Ledley a căutat proiecte pe care organizația le-ar putea întreprinde pentru Universitatea Georgetown. După ce a aflat că medicii de cercetare din Georgetown au fost frustrați de costul de 500.000 de dolari al unui scaner CT pe care doreau să îl cumpere de la EMI (EMI-Scanner), Ledley le-a promis că BNR ar putea construi o mașină similară doar la jumătate din preț. Universitatea a fost de acord să-i ofere lui Ledley o șansă și, pentru următoarele câteva luni, o echipă condusă de Ledley, Golab, Wilson și Frank Rabbitt, a lucrat la dezvoltarea unui prototip.

În afară de reducerea costurilor, echipa NBRF și-a propus să depășească constrângerea majoră a scanerului EMI, și anume că a necesitat strălucirea razelor X printr-un rezervor de apă care închidea obiectul scanat - această constrângere a limitat utilizarea scanerului la numai capetele pacienților și medicii obligați să plaseze capetele pacienților într-o vezică de cauciuc care se extinde într-un rezervor de apă. Bazându-se pe experiența lor în imagistica medicală și lucrând cu proiectele timpurii ale lui Godfrey Hounsfield pentru mașina EMI, precum și lucrările teoretice ale lui Allan McLeod Cormack și William H. Oldendorf , echipa NBRF a concluzionat că necesitatea utilizării unui rezervor de apă ar putea fi eliminat prin schimbarea algoritmului folosit pentru asamblarea razelor X într-o imagine 3D. Spre deosebire de scanerul EMI, care utilizează un algoritm de relaxare, mașina NBRF a folosit un algoritm de convoluție.

În 1974, după câteva luni de lucru cu mașiniștii Georgetown și specialiști în caroserii auto la un dealer Cadillac din apropiere , echipa lui Ledley a finalizat construcția scanerului automat computerizat transversal axial (ACTA). Mașina avea 30 de tuburi fotomultiplicatoare ca detectoare și a finalizat o scanare în 9 cicluri de traducere / rotire, mult mai rapid decât scanerul EMI. Acesta a folosit un minicomputer DEC PDP-11/34 atât pentru acționarea servo-mecanismelor, cât și pentru achiziționarea și procesarea imaginilor. Cel mai important, ACTA ar putea scana întregul corp, în timp ce scanerul EMI ar putea scana doar capul.

ACTA a avut imediat succes la Georgetown. La sfârșitul dezvoltării prototipului, David C. McCullough, neurochirurg pediatric la Georgetown University Hospital, a folosit ACTA - fără știrea lui Ledley - pentru a examina un copil care a lovit capul într-un accident de bicicletă. McCullough a folosit aparatul pentru a detecta sângerările cerebrale la băiat și informații precise despre locația sângerării pentru a planifica și a efectua rapid o intervenție chirurgicală de salvare a vieții. Știrile despre acest caz și despre alte cazuri similare s-au răspândit rapid și Ledley s-a confruntat curând cu cererea mondială de mașini precum ACTA.

Ledley a înființat Digital Information Science Corporation (DISCO) în 1974, care a vândut scanerele ACTA cu 300.000 de dolari fiecare. La 25 noiembrie 1975, Ledley a primit brevetul pentru proiectarea ACTA. Mai târziu, în 1975, DISCO a vândut drepturile ACTA către Pfizer pentru 1,5 milioane USD în numerar și 10 milioane USD pentru finanțare garantată pentru cercetare (plătită în decurs de 10 ani) pentru BNRF. Pfizer ACTA 0100 și succesorul său, 200FS, au fost vândute spitalelor din întreaga lume între 1975 și 1977, dar Pfizer a pierdut piața de imagistică medicală în fața GE Medical și Technicare , care au vândut ambele scanere CT de generația următoare.

Pe măsură ce utilizarea scanerelor CT a devenit pe scară largă, Ledley a crescut la o importanță considerabilă. Prototipul ACTA a fost afișat la Muzeul Național de Istorie Americană din Smithsonian , în Washington, DC. Smithsonian a stabilit, de asemenea, o arhivă pentru materiale legate de dezvoltarea ACTA. Pentru rolul său în dezvoltarea ACTA, Ledley a fost introdus în Sala Inimii Naționale a Inventatorilor în 1990 și a primit Medalia Națională de Tehnologie și Inovație în 1997.

Bioinformatica

Alături de munca lui Ledley privind tehnologia imagistică, colega sa din cadrul BNR, Margaret Oakley Dayhoff, a dezvoltat resurse pentru studiul vieții la nivel molecular. Atlasul său din 1965 de secvență și structură a proteinelor a căutat să ofere o colecție cuprinzătoare de date ale comunității științifice privind secvențierea proteinelor . Publicat anual de BNR, mai întâi pe hârtie apoi (pe măsură ce volumul de informații a crescut mult mai mult) pe bandă magnetică și în cele din urmă pe CD-ROM, Atlas a servit ca un centru de informare pentru comunitatea în creștere a secvențierelor de proteine. Până la mijlocul anilor 1970, Atlas a devenit depozitul primar de date privind secvența de proteine ​​și, în cele din urmă, a servit drept model pentru Protein Data Bank și baza de date a secvenței de acid nucleic GenBank , ambele resurse majore pentru biologi.

După ce Dayhoff a murit brusc în 1983, Ledley și Winona Barker (care s-au alăturat BNRF la sfârșitul anilor 1960) s-au ocupat de proiect. La mijlocul anilor 1980, Ledley și Barker au condus o echipă care a dezvoltat Resurse de identificare a proteinelor (denumită ulterior Resurse de informații cu privire la proteine sau PIR), o versiune online a Atlasului . Cercetătorii care utilizează modemuri sau Tymnet ar putea accesa PIR pentru a căuta informații despre secvență sau pentru a adăuga la colecție. Începând din 2012, PIR rămâne o resursă importantă pentru biologi; este gestionat în comun de Universitatea din Delaware și Universitatea Georgetown și este o componentă majoră a UniProt .

Alte proiecte de calcul NBRF

„Bat” NBRF, un mouse 3-D (stânga) folosit pentru interacțiunea cu imagini stereo (dreapta).
Robert Ledley operează CENOG la BNR în 1980.

Din 1979 până în 1980, Ledley și Golab au dezvoltat Electro Neuro Oftalmografia computerizată (CENOG). Această mașină a permis furnizorilor de servicii medicale să analizeze automat motilitatea oculară , un factor important în diagnosticul tulburărilor neurologice și oftalmice. CENOG a generat o atenție considerabilă a mass-media la începutul anilor 1980, în mare parte deoarece a servit ca o demonstrație a fezabilității diagnosticului medical automatizat.

În timp ce se afla la BNR, Ledley a efectuat și lucrări legate de proiectarea computerelor. În 1970, când Legea lui Moore era încă o idee relativ nouă și când cele mai puternice computere aveau 1.000 până la 2.000 de porți logice, Ledley a scris o lucrare intitulată „Realizarea unui computer cu miliarde de porți” în care a speculat despre capacitățile unui transistorizat. computer care avea 1.000.000.000 de porți logice. El a propus ca o astfel de mașină: 1) să nu aibă o proiectare logică fixă; 2) să fie capabil să reproiecteze unele componente proprii; 3) să poată „vindeca de sine”. Microprocesoarele cu miliarde de tranzistori sunt obișnuite în computerele personale din 2010, deși aceste mașini nu sunt la fel de dinamice (în ceea ce privește structura logică) așa cum a prezis Ledley.

La sfârșitul anilor 1980, Ledley a condus echipa care a dezvoltat Bat, un mouse tridimensional care a permis utilizatorilor să interacționeze cu obiecte din spațiul tridimensional (generat folosind imagini stereo).

Reviste științifice

Pe parcursul îndelungatei sale cariere la BNR, Ledley a ocupat funcția de redactor la patru reviste majore peer-review. În 1969, a lansat Jurnalul de recunoaștere a modelelor și Calculatoare în biologie și medicină . Primul se concentrează pe abordările computerizate ale recunoașterii tiparelor, în timp ce cel din urmă publică articole, algoritmi și descrieri tehnice legate de utilizarea computerelor în biomedicină. În 1972, Ledley a început Limbaje computerizate, sisteme și structuri , misiunea cărora este să publice „lucrări despre toate aspectele legate de proiectarea, implementarea și utilizarea limbajelor de programare, de la teorie la practică”. În 1976, după succesul ACTA, Ledley a inițiat tomografia computerizată , care a fost redenumită Radiologie computerizată în 1977 și ulterior redenumită Computerized Medical Imaging and Graphics în 1981. Servește ca „o sursă pentru schimbul de informații referitoare la utilizarea medicală a noilor evoluții în diagnosticul imagistic, intervenție și monitorizare. " Ledley a fost redactor la toate cele patru reviste până la pensionarea sa în 2010. Revistele sunt publicate în prezent de Elsevier .

Onoruri, apartenențe și afilieri

Publicații

Note

Referințe

linkuri externe