Robert Ledley - Robert Ledley

Robert Ledley
Robert Ledley barevný portrét.jpg
Robert Ledley
narozený ( 1926-06-28 )28. června 1926
Flushing, Queens , New York, USA
Zemřel 24.července 2012 (2012-07-24)(ve věku 86)
Kensington, Maryland , USA
Státní občanství USA
Alma mater
Známý jako
Manžel / manželka Terry Ledley (rozená Wachtell)
Ocenění
Vědecká kariéra
Pole matematika , fyzika , výpočetní technika , biologie , medicína , zubní lékařství
Instituce

Robert Steven Ledley (28. června 1926 - 24. července 2012), profesor fyziologie a biofyziky a profesor radiologie na lékařské fakultě Univerzity v Georgetownu , byl průkopníkem používání elektronických digitálních počítačů v biologii a medicíně. V roce 1959 napsal dva vlivné články v časopise Science : „Reasoning Foundations of Medical Diagnosis“ (s Lee B. Lusted) a „Digital Electronic Computers in Biomedical Science“. Oba články povzbudily biomedicínské výzkumníky a lékaře k přijetí počítačové technologie. V roce 1960 založil National Biomedical Research Foundation (NBRF), neziskovou výzkumnou organizaci zaměřenou na podporu používání počítačů a elektronických zařízení v biomedicínském výzkumu. Na NBRF Ledley sledoval několik velkých projektů: počátek 60. let vývoje filmového vstupu do digitálního automatického počítače (FIDAC), který automatizoval analýzu chromozomů; vynález automatického počítačového transverzálního axiálního (ACTA) celotělového CT skeneru v polovině 70. let; správa Atlasu proteinové sekvence a struktury (vytvořena v roce 1965 Margaret O. Dayhoffovou); a zřízení Protein Information Resource v roce 1984. Ledley také sloužil jako redaktor několika významných recenzovaných biomedicínských časopisů. V roce 1990 byl Ledley uveden do Síně slávy národních vynálezců . V roce 1997 mu byla udělena Národní medaile za technologie . V roce 2010 odešel do důchodu jako prezident a ředitel výzkumu NBRF.

Rodina a vzdělání

Robert Ledley se narodil 28. června 1926 ve Flushing Meadows , Queens, New York City, USA. Jeho otec, Joseph Levy, byl účetní a jeho matka, Kate Levy, byla učitelkou, než se stala ženou v domácnosti. Robert měl sestru Marion a nevlastního bratra Ralpha. Všichni tři sourozenci měli příjmení Ledley.

Mezi Ledleyho přáteli z dětství ve Flushingu byla Margaret Oakley Dayhoffová , která později strávila většinu své kariéry prací v National Biomedical Research Foundation a která se stala zakladatelkou oblasti bioinformatiky . Ledley navštěvoval školu Horace Manna , kterou absolvoval v roce 1943.

Jako vysokoškolák na Columbia University Ledley vynikal ve fyzice, přičemž během prvních dvou let jako student absolvoval vysokoškolské a postgraduální kurzy. Když však informoval své rodiče o své touze stát se fyzikem, vznesli námitky s odůvodněním, že fyziková kariéra by pro něj nebyla uskutečnitelná vzhledem k nedostatku stabilních pracovních míst v této oblasti. Místo toho ho nutili, aby se živil jako zubař. Ledley se pokusil sledovat obě cesty najednou; zapsal se na New York University College of Dentistry a zároveň pokračoval ve studiu fyziky na Kolumbii. Během dne Ledley absolvoval kurzy zubního lékařství na NYU, poté jel metrem do Kolumbie a absolvoval večerní kurzy fyziky. Poté, co v roce 1948 obdržel své DDS z NYU, se Ledley stal postgraduálním studentem fyziky na Kolumbii, kde absolvoval kurzy od mnoha známých fyziků včetně II Rabiho (který žertoval, že Ledley je jediný fyzik, který dokáže vytrhnout mužský zub), Enrico Fermi , Hans Bethe a JA Wheeler . Ledley získal MS ve fyzice z Columbie v roce 1950.

V roce 1949 si Ledley vzal Terryho Wachtella (narozeného 1926), učitele matematiky na Queens College a sestru Herberta Wachtella . Pár měl dva syny, Freda (narozený 1954) a Garyho (narozený 1957). Když se pár na začátku 50. let přestěhoval do oblasti DC, byl Terry zaměstnán jako počítačový programátor, dokud neopustil práci, aby vychovával své syny. Oba synové vystudovali lékařskou fakultu Univerzity v Georgetownu . Fred Ledley je profesorem přírodních a aplikovaných věd na Bentley University a je autorem řady vědeckých prací a také románu Sputnik's Child (2011). Gary Ledley je praktický kardiolog spojený s Drexel University.

Robert Ledley zemřel na Alzheimerovu chorobu v Kensingtonu, Maryland, USA 24. července 2012.

Raná výzkumná kariéra

Americký armádní zubní výzkum

V roce 1950, krátce po vypuknutí korejské války , byl Ledley kontaktován náborovým důstojníkem americké armády, který mu nabídl na výběr: mohl by se dobrovolně připojit k americkému zubnímu sboru jako nadporučík nebo být odveden do pěchoty jako soukromé. Ledley se okamžitě přihlásil jako dobrovolník a byl poslán na školení do US Army Medical Field Service School. Protože Ledley byl také vyškolen ve fyzice, byl přidělen k zubní výzkumné jednotce ve Všeobecné nemocnici Waltera Reeda ve Washingtonu, DC

Během svého působení v armádě byl Ledley zodpovědný za zlepšování protetických zubních pomůcek (jako jsou zubní protézy ), které pak široce používaly pracovníky armády. Ledley zejména využil svého výcviku ve zubním lékařství a fyzice, aby vyvinul systém, který optimalizoval proces nasazování zubních protéz tím, že umožnil zubním lékařům určit „úhel žvýkání“ nebo střední sklon každého zubu vzhledem k povrchu předmětu (např. kousky jídla), které jsou pokousány. Ledley představil tuto práci Americké fyzikální společnosti v roce 1952 a vyvolala celonárodní pozornost prostřednictvím novinového příběhu Associated Press s názvem „Matematika používaná k udržování falešných zubů na místě“.

Práce s automatickým počítačem Standards Eastern

Terry Ledley provozující Standards Eastern Automatic Computer (SEAC) v National Bureau of Standards na počátku 50. let. Robert Ledley se naučil programovat na tomto počítači, nejprve pomocí papírových pásek, které mu přinesl Terry, a poté pomocí rozsáhlého používání stroje.

Ledleyho práce na zubní protetice ho přivedla ke spolupráci s výzkumnými pracovníky z Národního úřadu pro výzkum dentálních materiálů, kde mu byla v roce 1952 nabídnuta výzkumná práce po propuštění z armády. Tam se setkal se standardním východním automatickým počítačem , jedním z prvních elektronických digitálních počítačů s uloženým programem. Ledleyho první interakce se SEAC proběhla prostřednictvím jeho manželky Terry, která pracovala jako jedna z programátorek stroje - Robert se naučil programovat zkoumáním programů (na děrované papírové pásce) a příruček, které si Terry přinesl domů. Ledley začal sám používat SEAC pro svůj zubní výzkum, ale poté, co prokázal zkušeného programátora a poradce při potížích, zjistil, že pracuje se SEAC (a později DYSEAC ) na plný úvazek na celé řadě projektů, včetně dálkově ovládaného naváděcího systému letadel.

Pro Ledleyho spolupráce se SEAC přinesla zjevení týkající se jeho kariéry a potenciálního významu počítačů pro biomedicínský výzkum. Vzpomněl si: „Dříve jsem si uvědomil, že ačkoliv pojmově lze fyzikální rovnice psát tak, aby popisovaly jakýkoli biomedicínský jev, takové rovnice by byly tak složité, že by je nebylo možné v uzavřené formě vyřešit. SEAC by tedy byl můj všelék, protože rovnice by se staly použitelnými pro numerické metody řešení. Nebo jsem tomu tehdy opravdu věřil. To měl být můj obor, aplikace počítačů na biomedicínské problémy. “

Operační výzkum a RNA Tie Club

Ačkoli si Ledley představoval kariéru zaměstnávání počítačů k řešení biomedicínských problémů již na počátku padesátých let minulého století, trvalo by několik let, než se této kariéře bude věnovat na plný úvazek. V Národním úřadu pro standardy se Ledleyho práce týkala především řešení vojenských problémů pomocí technik operačního výzkumu . Například publikoval článek v časopise Operations Research, který ukazuje, jak lze pomocí booleovské algebry omezit složité problémy s vojenským rozhodováním do té míry, že by je bylo možné vyřešit pomocí sbírky pravdivostních tabulek a otázek typu ano nebo ne.

Když Ledley v roce 1954 kvůli škrtům v rozpočtu přišel o práci v NBS, odmítl nabídku pracovat pro IBM (která hromadně najala Ledleyho kolegy). Místo toho našel zaměstnání jako „Operations Research Analyst“ v Operations Research Office na Johns Hopkins University. Tam jeho práce zůstala většinou zaměřena na vojenské problémy, ale jeho odbornost v biologii, fyzice, matematice a výpočetní tech upoutala pozornost jednoho z jeho nových kolegů z ORO, George Gamowa . Gamow, který byl proslulý svými příspěvky ke kosmologickému modelu Velkého třesku , se začal zajímat o molekulární biologii bezprostředně poté, co James D. Watson a Francis Crick v roce 1953 objasnili strukturu dvojité šroubovice DNA. Gamow věřil, že Ledleyho schopnosti mohou být nápomocné při pomoci rozbít genetický kód, to znamená vyřešením problému, jak se sekvence DNA překládá do proteinů. V roce 1954 Gamow pozval Ledleyho, aby se připojil k elitnímu klubu RNA Tie Club ; někteří další členové klubu byli Watson, Crick, Richard Feynman , Max Delbrück , Edward Teller a Sydney Brenner .

Hlavní Ledleyho práce pro RNA Tie Club byla snaha vygenerovat sadu kontingenčních tabulek za účelem psaní počítačového programu, který by určoval shodu mezi libovolnou třípísmennou sekvencí (tripletem) nukleotidových bází a jakoukoli aminokyselinou (budova bloky bílkovin). Sponzorovaný Gamowem, Ledley publikoval svou práci v roce 1955 ve sborníku Národní akademie věd . Ačkoli Ledley vytvořil kombinatorickou tabulku, která by teoreticky mohla být použita k určení, která třípísmenná sekvence bází DNA odpovídá které aminokyselině, problém vyžadoval několik tisíc let výpočetního času na nejrychlejších počítačích světa (kolem roku 1955) k vytvoření řešení .

Poté, co zjistil, že počítače nelze použít dostatečně rychle k dekódování DNA, se Ledley vzdálil od klubu RNA Tie Club. Nakonec byl kód prolomen v experimentu Nirenberg a Matthaei z roku 1961 , který nepoužíval počítače a který neprovedli členové klubu Tie Tie Club.

Elektrotechnika

V roce 1956, Ledley byl najat jako odborný asistent elektrotechniky na George Washington University School of Engineering and Applied Science . Tam vyučoval některé z prvních kurzů počítačového programování a napsal svou první knihu Digitální počítačová a řídicí technika (1960). Na GWU, Ledley získala Florida Automatic Computer I a II, dva potomky SEAC, které byly vyřazeny z US Air Force jako přebytek, za účelem vytvoření „výpočetní centrum“, která by se používat počítače k automatizaci Frederick Sanger ‚S proces stanovení aminokyselinové sekvence proteinů. Centrum však nebylo nikdy postaveno, protože National Institutes of Health odmítl Ledleyho žádost o grant na jeho financování a protože univerzita se bránila vyhlídce na instalaci a podporu těchto dvou obrovských počítačů.

Spolupráce s Lee B. Lusted

Lee B. Lusted (1922-1994), radiolog se zkušenostmi z elektrotechniky, se o Ledleyově práci dozvěděl v roce 1956 poté, co Ledley na výročním zasedání operací přednesl prezentaci s názvem „Operačně-výzkumný pohled na medicínu a zdraví“. Research Society of America . Po schůzce Lusted zavolal Ledleymu a oba zjistili, že sdílejí velký zájem o využití elektroniky a matematiky ke zlepšení medicíny. Oba muži okamžitě začali spolupracovat na vývoji způsobů, jak naučit lékaře a biomedicínské výzkumníky, kteří jen zřídka absolvovali mnoho školení v oblasti elektroniky nebo matematiky, používat při práci elektronické digitální počítače.

V roce 1959 Ledley a Lusted publikovali „Reasoning Foundations of Medical Diagnosis“, široce čtený článek ve vědě , který lékařským pracovníkům představil techniky operačního výzkumu. Zahrnuté oblasti zahrnovaly: symbolickou logiku , Bayesovu větu (pravděpodobnost) a teorii hodnot . V článku byli lékaři poučeni, jak vytvořit diagnostické databáze pomocí karet s hranou s vrubem, aby se připravili na dobu, kdy budou mít možnost zadávat svá data do elektronických počítačů k analýze. Ledley a Lusted vyjádřili naději, že využitím počítačů se velká část lékařské práce zautomatizuje a bude tedy možné vyhnout se mnoha lidským chybám.

V rámci medicíny zůstal článek Ledleyho a Lusteda vlivný po celá desetiletí, zejména v oblasti rozhodování lékařů. Mezi jeho nejnadšenější čtenáře patřil kardiolog Homer R. Warner , který napodobil Ledleyho a Lustedovy metody na své výzkumné klinice v nemocnici LDS v Utahu. Warnerova práce zase utvářela mnoho postupů a priorit silně automatizované společnosti Intermountain Healthcare, Inc. , která byla v roce 2009 vyobrazena Obamovou administrativou jako příkladný model zdravotnického systému, který poskytoval vysoce kvalitní a levnou péči .

Tento článek také upozornil národní média na práci Ledleyho a Lusteda. Články o práci obou mužů se objevily v několika velkých amerických novinách. Malé předváděcí zařízení Ledley postavené tak, aby ukázalo, jak bude elektronická diagnostika fungovat, bylo v New York World Telegram popsáno jako „Kovový mozek pro diagnostiku“, zatímco New York Post uvedl titulek: „Dr. Univac chtěl v chirurgii. “ Ledley a Lusted několikrát novinářům vysvětlili, že se domnívají, že počítače lékařům spíše pomohou, než je nahradí, a že proces zavádění počítačů do medicíny bude velmi náročný kvůli nekvantitativní povaze mnoha lékařských informací. Rovněž si před lety představili národní síť lékařských počítačů ARPANET , která by poskytovatelům zdravotní péče umožnila vytvořit pro každého Američana národně přístupný lékařský záznam a umožnila by rychlou hromadnou analýzu dat, protože informace byly shromažďovány jednotlivými klinikami a zasílány na regionální a národní počítačová centra.

Průzkum NAS-NRC a počítačová advokacie

Na začátku roku 1957 byl Ledley najat na částečný úvazek Národní akademií věd-Národní radou pro výzkum (NAS-NRC), aby provedl národní průzkum současného a potenciálního využití počítače v biologii a medicíně ve Spojených státech. Za podpory senátora Huberta Humphreyho a ředitele NIH Jamese A. Shannona zadalo NAS-NRC průzkum ve snaze pomoci lékařům a vědcům ze života překonat jejich neochotu používat počítače.

Ledley publikoval výsledky svého průzkumu ve vědeckém článku z 6. listopadu 1959 „Digitální elektronické počítače v biomedicínské vědě“, ve kterém vyzval biology, aby se školili v matematice a strojírenství, aby mohli efektivně využívat elektronické digitální počítače. Předpověděl, že v dlouhodobém horizontu „možná největší využití počítačů bude v biomedicínských aplikacích.“ Stejně jako dřívější článek o vědě, jehož spoluautorem byl Lusted, byl Ledleyho nový díl hojně čtený-mezi jeho nejvlivnější a nejnadšenější čtenáře patřil Joshua Lederberg , který strávil velkou část pozdější části své kariéry pomocí počítačů k řešení problémů ve výzkumu biologie.

Ledleyův průzkum a článek také formovaly první hlavní snahu National Institutes of Health povzbudit biomedicínské výzkumníky k používání počítačů. Toto úsilí začalo krátce po sovětském spuštění Sputniku v říjnu 1957 - v reakci na Sputnik hledal Kongres USA prostředky ke zvýšení vědecké a technologické produktivity USA. Počínaje rokem 1960 přidělil Kongres NIH zhruba 40 milionů dolarů za účelem stimulace používání počítače v biomedicínském výzkumu. Doporučení Ledleyho průzkumu, zejména jeho výzva pro biomedicínské pracovníky k rozsáhlému školení v matematice a strojírenství, sloužila jako vodítko pro úsilí NIH, které provedl Poradní výbor NIH pro počítače ve výzkumu (ACCR). ACCR vedl v letech 1960 až 1964 Ledleyho spolupracovník Lee Lusted. Během těchto let založil výbor několik hlavních biomedicínských výpočetních center v USA a sponzoroval vývoj LINC . Nástupce ACCR, sekci Studie počítačů ve výzkumu, vedl Homer Warner, jeden z prvních výzkumných lékařů, kteří v klinickém prostředí používali techniky Ledleyho a Lusteda.

Národní nadace pro biomedicínský výzkum

Založení a cíle NBRF

NBRF „Vánoční strom“ zobrazující projekty a časopisy iniciované organizací do roku 1991. Na základně je založení nadace v roce 1960. Ozdoby představují (pohyb zdola nahoru a zleva doprava): Atlas proteinové sekvence and Structure (zahájeno v roce 1965), Computers in Biology and Medicine (časopis založený v roce 1969), Pattern Recognition (časopis založený v roce 1967), první proteinová datová páska (1972), ACTA (prototyp postavený v roce 1974), počítačové jazyky (časopis založený v roce 1972 ), první datová kazeta nukleových kyselin (1979), Computerized Medical Imaging and Graphics (časopis založený v roce 1981 - toto vyrostlo z časopisu Computerized Tomography z roku 1976 a časopisu Computerized Radiology z roku 1977 ), CENOG (prototyp postavený v roce 1978), Protein Information Resource ( zahájen v roce 1984), 1990 byl 30. ročník NBRF.

V návaznosti na svou průzkumnou práci pro NAS-NRC a publikaci svých a Lustedových článků ve vědě hledal Ledley federální vládu a univerzitu, aby podpořil jeho úsilí o vývoj počítačů a počítačových programů pro použití biomedicínskými výzkumníky. S podporou NAS-NRC si Ledley v roce 1960 objednala National Biomedical Research Foundation (NBRF), neziskovou organizaci , původně založenou v budově ve vlastnictví NAS-NRC poblíž Dupont Circle , Washington, DC

Věřit, že jeho kariéra člena univerzitní fakulty by nakonec omezila jeho výzkum, Ledley opustil svou pozici na GWU, aby se mohl plně věnovat řízení NBRF. Ledley by vedl NBRF až do svého odchodu do důchodu v roce 2010. Mezi rané zaměstnance patřili: Louis S. Rotolo (Ledleyho asistent v průzkumu NAS-NRC), James B. Wilson (Ledleyho bývalý postgraduální student na GWU) a Margaret O. Dayhoff (a kvantový chemik s Ph.D. z Columbie a Ledleyho přítel z dětství z Flushing).

Posláním NBRF, založeného na přesvědčení Ledleyho, že používání počítačů by podstatně zlepšilo biologii a medicínu tím, že by pomohlo tyto oblasti matematizovat, bylo „stimulovat vědce v oblasti biomedicínského výzkumu k využívání počítačů tím, že budou příkladem prostřednictvím vlastního průkopnického výzkumu a vývoje v nových oblastech počítačových aplikací. . ” Počínaje ročním rozpočtem pod 100 000 $ a půl tuctem zaměstnanců se NBRF rozrostl na začátku 80. let na mnohamilionovou operaci s více než 20 zaměstnanci. Zpočátku drtivá většina podpory NBRF pocházela z NIH, ale v roce 1980 čerpala podporu z různých federálních, univerzitních a korporátních zdrojů, kromě generování příjmů prostřednictvím vydávání časopisů a prodeje elektronických nástrojů, softwaru a patenty.

V roce 1970 začala NBRF svou příslušnost k Georgetown University Medical Center . Univerzita, která přidělila prostor pro biomedicínské výpočetní zařízení, které nikdy nebylo postaveno, poskytovala kancelářské a laboratorní prostory pro NBRF, zatímco NBRF by sloužil jako výpočetní zdroj pro univerzitu a také přinesl univerzitě financování a prestiž prostřednictvím své výzkumné a vývojové činnosti.

Jako součást stěhování byl Ledley jmenován profesorem radiologie, fyziologie a biofyziky na fakultu Georgetownské univerzity. NBRF byla fyzicky umístěna v Georgetownu v letech 1970 až 2006. V letech 2006 až 2010 sídlila v kancelářích ve Washingtonu, DC a Bethesdě, MD.

V roce 2011 byla NBRF znovu začleněna do Massachusetts a přijala nové prohlášení o poslání.

FIDAC a rozpoznávání vzorů

Robert Ledley na snímku s FIDAC v roce 2007.
Robert Ledley pózuje s IBM 360, který byl použit ve spojení s FIDAC. Listy papíru na levé straně fotografie jsou výtisky digitalizovaných chromozomových mikrografů. V blízkosti Ledleyho pravé paže jsou hromádky děrných karet IBM .

Nejranější oblastí NBRF byl vývoj technologie rozpoznávání optických vzorů. Ve spolupráci s Wilsonem v letech 1960 a 1961 postavil Ledley automatické zařízení pro stanovení antibiotik (ADAD), počítačové zařízení pro měření světla, které testovalo účinnost antibiotik měřením průhlednosti v kulturách Petriho misek. Oblasti, které byly transparentní, byly pravděpodobně oblasti, kde antibiotika zabíjela bakteriální populace; oblasti, které byly neprůhledné pravděpodobné oblasti, kde byly bakterie stále živé. NBRF prodal několik jednotek ADAD Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv a velkým farmaceutickým společnostem.

Na základě úspěchu ADAD, Ledley, Wilsona a nováčka NBRF vyvinul elektrotechnik Thomas Golab v polovině 60. let Film Input to Digital Automatic Computer (FIDAC). FIDAC byl navržen tak, aby naskenoval fotografii do jeho paměti a poté tyto informace odeslal do většího počítače (např. IBM 360), aby rozpoznal vzory v naskenovaném obrázku. K digitalizaci fotografie by FIDAC na ni uložil mřížku bodů 700 x 500 bodů (libovolné velikosti) a poté změřil úroveň světla v každém bodě. V závislosti na detekované úrovni světla byl každému bodu přiřazeno celé číslo v rozsahu od 0 do 9. FIDAC dokázal vygenerovat sken 350 000 bodů za méně než 0,5 sekundy.

Ledley navrhl FIDAC ke skenování mikrofotografií chromozomů, aby automatizoval náročný úkol analýzy karyotypu , který se používá k detekci stavů, jako je Turnerův syndrom a Downův syndrom . Jakmile byl FIDAC naprogramován tak, aby rozlišoval chromozomy od pozadí a poté rozpoznával abnormality v daném vzorku (např. Přítomnost dalších chromozomů, abnormálně tvarovaný chromozom (chromozomy)), dokázal za 40 sekund provést chromozomovou analýzu, která zabrala technik 15 minut na ruční dokončení.

Kromě analýzy chromozomů byl FIDAC přizpůsoben k digitalizaci a analýze fotografií neuronů a Pap stěrů, jakož i schlierenových fotografií . Během šedesátých let se prodalo asi tucet jednotek FIDAC a na začátku sedmdesátých let byla značná poptávka po menší verzi stroje. Nakonec Jet Propulsion Laboratory byl udělen grant NIH vyvinout malý, FIDAC podobný nástroj pro použití v laboratořích a na klinikách.

Aby se usnadnila diskuse mezi uživateli a vývojáři FIDAC, Ledley založil v roce 1969 recenzovaný časopis Pattern Recognition , oficiální časopis Pattern Recognition Society. Ledley zůstal editorem rozpoznávání vzorů až do roku 2010.

ACTA a počítačová tomografie (skenování CT/CAT)

Robert Ledley na výstavě celotělového CT skeneru ACTA ve Smithsonianově národním muzeu americké historie .

Ledley je nejznámější díky úsilí 70. let o vývoj počítačových tomografů (CT) nebo CAT skenerů. Tato práce začala v roce 1973, kdy NBRF ztratila většinu svých finančních prostředků NIH kvůli federálním rozpočtovým škrtům. Během této doby se NBRF také stále více zapojoval do počítačových projektů na akademické půdě. Rychle se snažil získat dostatek finančních prostředků na pokrytí platů zaměstnanců NBRF a hledal projekty, které by organizace mohla realizovat pro Georgetown University. Poté, co se dozvěděl, že lékaři z Georgetownu byli frustrováni náklady na CT CT skener, který si přáli koupit od EMI (EMI-Scanner), za 500 000 dolarů , Ledley jim slíbil, že NBRF dokáže postavit podobný stroj pouze za poloviční cenu. Univerzita souhlasila, že dá Ledleymu šanci, a několik příštích měsíců tým vedený Ledleyem, Golabem, Wilsonem a Frankem Rabbittem pracoval na vývoji prototypu.

Kromě snížení nákladů se tým NBRF zaměřil na překonání hlavní překážky EMI-Scanneru, konkrétně že to vyžadovalo, aby rentgenové paprsky byly prosvíceny přes vodní nádrž obklopující skenovaný objekt-toto omezení omezilo použití skeneru pouze na hlavy pacientů a lékaři museli umístit hlavy pacientů do gumového měchýře zasahujícího do vodní nádrže. Tým NBRF staví na svých zkušenostech s lékařským zobrazováním a spolupracuje s ranými návrhy Godfrey Hounsfielda pro stroj EMI a teoretickými dokumenty Allana McLeoda Cormacka a Williama H. ​​Oldendorfa a dospěl k závěru, že nutnost použití vodní nádrže by mohla eliminovat změnou algoritmu používaného k sestavení rentgenových paprsků do 3-D obrazu. Na rozdíl od hlavičkového skeneru EMI, který používal relaxační algoritmus, stroj NBRF používal konvoluční algoritmus.

V roce 1974, po několika měsících práce s Georgetownskými strojníky a specialisty na karoserie u nedalekého prodejce Cadillac , Ledleyho tým dokončil stavbu automatického počítačového transverzálního axiálního (ACTA) skeneru. Stroj měl jako detektory 30 fotonásobičů a dokončil skenování v 9 cyklech překládání/otáčení, mnohem rychleji než skener EMI. Minipočítač DEC PDP-11/34 používal jak k ovládání servomechanismů, tak k získávání a zpracování obrazů. A co je nejdůležitější, ACTA mohla skenovat celé tělo, zatímco skener EMI mohl skenovat pouze hlavu.

ACTA byla v Georgetownu okamžitě úspěšná. Ke konci vývoje prototypu použil David C. McCullough, dětský neurochirurg z Univerzitní nemocnice v Georgetownu, ACTA - bez Ledleyho vědomí - k vyšetření dítěte, které si při nehodě na kole uhodilo hlavu. McCullough použil stroj k detekci krvácení do mozku u chlapce a přesné informace o místě krvácení k rychlému plánování a provedení záchranné operace. Zprávy o tomto a dalších podobných případech se rychle šířily a Ledley brzy čelil celosvětové poptávce po strojích, jako je ACTA.

Ledley v roce 1974 založil společnost Digital Information Science Corporation (DISCO), která prodávala skenery ACTA po 300 000 USD. 25. listopadu 1975 byl Ledleymu vydán patent na konstrukci ACTA. Později v roce 1975 společnost DISCO prodala práva ACTA společnosti Pfizer za 1,5 milionu dolarů v hotovosti a 10 milionů dolarů v rámci garantovaného financování výzkumu (vypláceno více než 10 let) pro NBRF. ACTA 0100 společnosti Pfizer a její nástupce 200FS byly v letech 1975 až 1977 prodány nemocnicím po celém světě, ale společnost Pfizer ztratila trh s lékařským zobrazováním společností GE Medical a Technicare , které oba prodávaly CT skenery nové generace.

Jak se používání CT skenerů rozšířilo, Ledley se dostal do značné míry na výsluní. Prototyp ACTA byl vystaven v Smithsonianově národním muzeu americké historie ve Washingtonu, DC. Smithsonian také založil archiv materiálů souvisejících s vývojem ACTA. Za svou roli ve vývoji ACTA byl Ledley uveden v roce 1990 do Síně slávy národních vynálezců a v roce 1997 mu byla udělena Národní medaile za technologie a inovace .

Bioinformatika

Spolu s Ledleyho prací na zobrazovací technologii jeho kolegyně NBRF Margaret Oakley Dayhoffová vyvíjela zdroje pro studium života na molekulární úrovni. Její Atlas proteinové sekvence a struktury z roku 1965 usiloval o poskytnutí komplexního sběru dat vědecké komunity o sekvenování proteinů . Atlas vydával každoročně NBRF, nejprve na papíře, poté (jak se objem informací mnohem zvětšil) na magnetickém pásku a nakonec na CD-ROM, Atlas sloužil jako informační středisko pro rostoucí komunitu proteinových sekvencerů. V polovině 70. let se Atlas stal primárním úložištěm údajů o proteinových sekvencích a nakonec sloužil jako model pro Protein Data Bank a databázi sekvencí nukleových kyselin GenBank , které jsou nyní hlavními zdroji pro biology.

Poté, co Dayhoff náhle zemřel v roce 1983, se projektu ujali Ledley a Winona Barkerovi (kteří se připojili k NBRF na konci 60. let). V polovině 80. let Ledley a Barker vedli tým, který vyvinul Protein Identification Resource (později nazývaný Protein Information Resource nebo PIR), online verzi Atlasu . Výzkumníci používající modemy nebo Tymnet měli přístup k PIR, aby mohli vyhledat informace o sekvenci nebo přidat do sbírky. Od roku 2012 zůstává PIR důležitým zdrojem pro biology; je spravováno společně University of Delaware a Georgetown University a je hlavní součástí UniProt .

Jiné výpočetní projekty NBRF

NBRF „Bat“, 3-D myš (vlevo) používaná pro interakci se stereo obrazy (vpravo).
Robert Ledley provozující CENOG na NBRF kolem roku 1980.

V letech 1979 až 1980 vyvinuli Ledley a Golab počítačový elektro -neuroftalmograf (CENOG). Tento stroj umožnil poskytovatelům zdravotní péče automaticky analyzovat oční motilitu , což je důležitý faktor v diagnostice neurologických a očních poruch. CENOG vyvolal na začátku 80. let značnou pozornost médií, a to především proto, že sloužil jako ukázka proveditelnosti automatizované lékařské diagnostiky.

Zatímco na NBRF, Ledley také prováděl práce související s počítačovým designem. V roce 1970, kdy byl Moorův zákon ještě relativně novou myšlenkou, a kdy nejsilnější počítače měly 1 000 až 2 000 logických bran, Ledley napsal článek s názvem „Realizace počítače s miliardovou bránou“, ve kterém spekuloval o možnostech tranzistorového počítač, který měl 1 000 000 000 logických bran. Navrhl, aby takový stroj: 1) neměl pevný logický design; 2) být schopen přepracovat některé své vlastní součásti; 3) umět se „uzdravit sám“. Miliardové tranzistorové mikroprocesory jsou v osobních počítačích běžné od roku 2010, přestože tyto stroje nejsou tak dynamické (pokud jde o logickou strukturu), jak Ledley předpověděl.

Na konci 80. let vedl Ledley tým, který vyvinul Bat, trojrozměrnou myš, která uživatelům umožňovala interakci s objekty v trojrozměrném prostoru (generovanými pomocí stereofonních obrazů).

Vědecké časopisy

Během své dlouhé kariéry v NBRF působil Ledley jako redaktor čtyř hlavních recenzovaných časopisů. V roce 1969 zahájil časopis pro rozpoznávání vzorů a počítače v biologii a medicíně . První se zaměřuje na počítačové přístupy k rozpoznávání vzorů, zatímco druhý publikuje články, algoritmy a technické popisy související s používáním počítačů v biomedicíně. V roce 1972 zahájil Ledley počítačové jazyky, systémy a struktury , jejichž posláním je vydávat „referáty o všech aspektech návrhu, implementace a používání programovacích jazyků, od teorie po praxi“. V roce 1976, po úspěchu dohody ACTA, Ledley zahájil počítačovou tomografii , která byla v roce 1977 přejmenována na počítačovou radiologii , a v roce 1981 následně přejmenována na počítačové lékařské zobrazování a grafiku . Slouží jako „zdroj pro výměnu informací týkajících se lékařského využití nových vývoj v zobrazovací diagnostice, intervenci a sledování. “ Ledley sloužil jako redaktor všech čtyř časopisů až do svého odchodu do důchodu v roce 2010. Časopisy v současné době vydává Elsevier .

Vyznamenání, členství a příslušnosti

Publikace

Poznámky

Reference

externí odkazy