Роберт Ледли

Роберт Ледли
Роберт Ледли
Рожденный	( 1926-06-28 ) 28 июня 1926 г. Флашинг, Квинс , Нью-Йорк, США
Умер	24 июля 2012 г. ) ( 24.07.2012 ) ( 86 лет Кенсингтон, Мэриленд , США
Альма-матер	Нью-Йоркский университет Колумбийский университет
Известный	КТ/КТ-сканер всего тела Оптическое распознавание образов Биоинформатика Компьютерная пропаганда
Супруг	Терри Ледли (урожденная Вахтелл)
Награды	Национальная медаль технологий Национальный зал славы изобретателей
Научная карьера
Поля	математика , физика , информатика , биология , медицина , стоматология
Учреждения	Национальное бюро стандартов Университет Джорджа Вашингтона Джорджтаунский университет Национальный фонд биомедицинских исследований

Роберт Стивен Ледли (28 июня 1926 – 24 июля 2012), профессор физиологии и биофизики и профессор радиологии , Медицинской школы Джорджтаунского университета был пионером в использовании электронных цифровых компьютеров в биологии и медицине. В 1959 году он написал две влиятельные статьи в журнале Science : «Обоснование основ медицинского диагноза» (совместно с Ли Б. Ластедом) и «Цифровые электронные компьютеры в биомедицинской науке». Обе статьи призвали биомедицинских исследователей и врачей внедрить компьютерные технологии.

В 1960 году он основал Национальный фонд биомедицинских исследований (NBRF), некоммерческую исследовательскую организацию, занимающуюся продвижением использования компьютеров и электронного оборудования в биомедицинских исследованиях. В NBRF Ледли реализовал несколько крупных проектов: в начале 1960-х годов разработка системы ввода пленки в цифровой автоматический компьютер (FIDAC), которая автоматизировала анализ хромосом; изобретение автоматического компьютеризированного поперечно-аксиального (ACTA) всего тела компьютерного томографа в середине 1970-х годов; управление Атласом последовательности и структуры белков (созданным в 1965 году Маргарет О. Дэйхофф); и создание Информационного ресурса по белкам в 1984 году. Ледли также работал редактором нескольких крупных рецензируемых биомедицинских журналов.

В 1990 году Ледли был занесен в Национальный зал славы изобретателей . В 1997 году он был награжден Национальной медалью в области технологий. В 2010 году он ушел с поста президента и директора по исследованиям НБРФ.

Семья и образование

Роберт Ледли родился 28 июня 1926 года во Флашинг-Медоуз , Квинс, Нью-Йорк, США. Его отец, Джозеф Леви, был бухгалтером, а мать, Кейт Леви, была школьной учительницей, прежде чем стать домохозяйкой. У Роберта была сестра Мэрион и сводный брат Ральф. Всех троих братьев и сестер звали Ледли.

Среди друзей детства Ледли во Флашинге была Маргарет Окли Дэйхофф , которая позже проведет большую часть своей карьеры, работая в Национальном фонде биомедицинских исследований, и станет основателем области биоинформатики . Ледли посещал школу Горация Манна , которую окончил в 1943 году.

Будучи студентом Колумбийского университета, Ледли преуспел в физике, пройдя курсы бакалавриата и магистратуры в течение первых двух лет учебы. Однако когда он сообщил родителям о своем желании стать физиком, они возразили на том основании, что карьера в области физики для него невозможна, учитывая нехватку постоянной работы в этой области. Вместо этого они убеждали его зарабатывать на жизнь работой дантиста. Ледли попытался пойти обоими путями одновременно; он поступил в стоматологический колледж Нью-Йоркского университета , продолжая получать образование по физике в Колумбийском университете. Днем Ледли посещал курсы стоматологии в Нью-Йоркском университете, затем ехал на метро в Колумбию, чтобы пройти вечерние курсы по физике. Получив степень DDS в Нью-Йоркском университете в 1948 году, Ледли стал аспирантом по физике в Колумбийском университете, где он посещал курсы многих известных физиков, включая И.И. Раби (который шутил, что Ледли был единственным физиком, который мог вырвать человеку зуб), Энрико Ферми , Ганс Бете и Дж. А. Уилер . Ледли получил степень магистра физики в Колумбийском университете в 1950 году.

В 1949 году Ледли вышла замуж за Терри Вахтелла (род. 1926), преподавателя математики в Куинс-колледже и сестры Герберта Вахтелла . У пары было двое сыновей, Фред (1954 г.р.) и Гэри (1957 г.р.). Когда пара переехала в Вашингтон в начале 1950-х годов, Терри работал программистом, пока не ушел с работы, чтобы воспитывать сыновей. Оба сына окончили медицинский факультет Джорджтаунского университета . Фред Ледли — профессор естественных и прикладных наук в Университете Бентли, автор многочисленных научных статей, а также романа « Дитя спутника» (2011). Гэри Ледли — практикующий кардиолог, работающий в Университете Дрекселя.

Роберт Ледли умер от болезни Альцгеймера в Кенсингтоне, штат Мэриленд, США, 24 июля 2012 года.

Ранняя исследовательская карьера

Стоматологические исследования армии США

В 1950 году, вскоре после начала Корейской войны , с Ледли связался офицер по набору кадров армии США и предложил ему выбор: он мог добровольно вступить в Стоматологический корпус армии США в качестве первого лейтенанта или быть призванным в пехоту в качестве старшего лейтенанта. частный. Ледли сразу же вызвался добровольцем, и его отправили в Школу полевой медицинской службы армии США для обучения. Поскольку Ледли также обучался физике, его направили в стоматологическое исследовательское отделение больницы общего профиля Уолтера Рида в Вашингтоне, округ Колумбия.

Во время службы в армии Ледли отвечал за усовершенствование зубных протезов (таких как зубные протезы ), которые в то время широко использовались военнослужащими. Примечательно, что Ледли использовал свое образование в области стоматологии и физики для разработки системы, которая оптимизировала процесс установки зубных протезов, позволяя стоматологам определять «угол жевания», или средний наклон каждого зуба относительно поверхности объекта (например, кусок еды) быть укушенным. Ледли представил эту работу Американскому физическому обществу в 1952 году, и она привлекла внимание всей страны благодаря статье в газете Associated Press под названием «Математика, используемая для сохранения вставных зубов на месте».

Работа со стандартами Eastern Автоматический Компьютер

Терри Ледли управлял Восточным автоматическим компьютером стандартов (SEAC) в Национальном бюро стандартов в начале 1950-х годов. Роберт Ледли научился программировать на этом компьютере сначала с помощью бумажных лент, которые Терри принес ему, а затем сам активно использовал машину.

Работа Ледли в области зубного протезирования привела его к сотрудничеству с исследователями из отдела исследований стоматологических материалов Национального бюро стандартов , где ему предложили исследовательскую работу в 1952 году после его увольнения из армии. Там он столкнулся с Восточным автоматическим компьютером Standards , одним из первых электронных цифровых компьютеров с хранимой программой. Первое знакомство Ледли с SEAC произошло через его жену Терри, которая работала одним из программистов машины. Роберт научился программировать, изучая программы (на перфорированной бумажной ленте) и руководства, которые Терри приносил домой. Ледли сам начал использовать SEAC для своих стоматологических исследований, но, зарекомендовав себя как опытный программист и специалист по устранению неполадок, он начал работать с SEAC (а позже и с DYSEAC ) на постоянной основе над самыми разными проектами, включая систему дистанционного управления самолетом.

Для Ледли работа с SEAC стала прозрением, касающимся как его карьеры, так и потенциальной важности компьютеров для биомедицинских исследований. Он вспоминал: «Раньше я осознавал, что, хотя концептуально физические уравнения могут быть написаны для описания любого биомедицинского явления, такие уравнения будут настолько сложными, что их невозможно будет решить в замкнутой форме. Таким образом, SEAC стал бы моей панацеей, поскольку уравнения стали бы поддаваться численным методам решения. По крайней мере, я искренне верил в это в то время. Это должна была быть моя область применения компьютеров для решения биомедицинских проблем».

Исследование операций и RNA Tie Club

Хотя Ледли мечтал о карьере использования компьютеров для решения биомедицинских проблем еще в начале 1950-х годов, прошло несколько лет, прежде чем он занялся этой карьерой на постоянной основе. В Национальном бюро стандартов работа Ледли была связана в первую очередь с решением военных задач с использованием методик исследования операций . статью, Например, он опубликовал в журнале Operations Research показывающую, как можно использовать булеву алгебру для сведения сложных задач принятия военных решений до такой степени, что их можно будет решить с помощью набора таблиц истинности и вопросов типа «да» или «нет».

Когда Ледли потерял работу в NBS в 1954 году из-за сокращения бюджета, он отклонил предложение работать в IBM (которая массово нанимала коллег Ледли). Вместо этого он нашел работу в качестве «аналитика по исследованию операций» в отделе исследования операций Университета Джонса Хопкинса. Там его работа по-прежнему была сосредоточена в основном на военных проблемах, но его знания в области биологии, физики, математики и вычислительной техники привлекли внимание одного из его новых коллег по ОРО, Георгия Гамова . Гамов, который был известен своим вкладом в космологическую модель Большого взрыва , заинтересовался молекулярной биологией сразу после того, как Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик объяснили структуру двойной спирали ДНК в 1953 году. Гамов считал, что навыки Ледли могут сыграть важную роль в оказании помощи. взломать генетический код, то есть решить проблему того, как последовательность ДНК транслируется в белки. В 1954 году Гамов пригласил Ледли присоединиться к элитному клубу RNA Tie Club ; некоторыми другими членами клуба были Уотсон, Крик, Ричард Фейнман , Макс Дельбрюк , Эдвард Теллер и Сидней Бреннер .

Основная работа Ледли для РНК-клуба заключалась в попытке создать набор таблиц сопряженности с целью написания компьютерной программы, которая определяла бы соответствие между любой трехбуквенной последовательностью (триплетом) нуклеотидных оснований и любой аминокислотой (строительство блоки белков). При поддержке Гамова Ледли опубликовал свою работу в 1955 году в « Записках Национальной академии наук» . Хотя Ледли создал комбинаторную таблицу, которую теоретически можно было использовать для определения того, какая трехбуквенная последовательность оснований ДНК соответствует какой аминокислоте, проблема потребовала нескольких тысяч лет вычислений на самых быстрых в мире компьютерах (около 1955 года), чтобы найти решение. .

Установив, что компьютеры невозможно использовать достаточно быстро для декодирования ДНК, Ледли ушел из Клуба связей РНК. В конечном итоге код был взломан в эксперименте Ниренберга и Маттеи 1961 года , в котором не использовались компьютеры и который не проводился членами RNA Tie Club.

Электротехника

В 1956 году Ледли был принят на работу доцентом кафедры электротехники в Школу инженерии и прикладных наук Университета Джорджа Вашингтона . Там он читал некоторые из первых курсов компьютерного программирования и написал свою первую книгу «Цифровой компьютер и техника управления» (1960). В GWU Ледли приобрел автоматические компьютеры «Флорида» I и II, два потомка SEAC, от которых ВВС США отказались как излишки, с целью создания «вычислительного центра», который будет использовать компьютеры для автоматизации вычислений Фредерика Сэнгера . процесс определения аминокислотной последовательности белков. Однако центр так и не был построен, потому что Национальные институты здравоохранения отклонили просьбу Ледли о гранте на его финансирование, а также потому, что университет отказался от перспективы установки и поддержки двух огромных компьютеров.

Сотрудничество с Ли Б. Ластедом

Ли Б. Ластед (1922–1994), радиолог с опытом работы в области электротехники, узнал о работе Ледли в 1956 году после того, как Ледли выступил с презентацией под названием «Взгляд на медицину и здоровье с точки зрения операционных исследований» на ежегодном собрании Операционного комитета . Исследовательское общество Америки . После встречи Ластед позвонил Ледли, и они обнаружили, что у них есть большой интерес к использованию электроники и математики для улучшения медицины. Двое мужчин немедленно начали сотрудничать в разработке способов обучения врачей и биомедицинских исследователей, которые редко имели хорошую подготовку в области электроники или математики, использовать электронные цифровые компьютеры в своей работе.

В 1959 году Ледли и Ластед опубликовали «Основы медицинского диагноза» — широко читаемую статью в журнале Science , в которой медицинские работники познакомились с методами исследования операций. Охватываемые области включали: символическую логику , теорему Байеса (вероятность) и теорию ценностей . В статье врачам инструктировали, как создавать диагностические базы данных с использованием карт с насечками , чтобы подготовиться к тому времени, когда у них будет возможность вводить свои данные в электронные компьютеры для анализа. Ледли и Ластед выразили надежду, что с использованием компьютеров большая часть работы врачей станет автоматизированной и, таким образом, можно будет избежать многих человеческих ошибок.

В медицине статья Ледли и Ластеда оставалась влиятельной на протяжении десятилетий, особенно в области принятия медицинских решений. Среди самых восторженных читателей был кардиолог Гомер Р. Уорнер , который подражал методам Ледли и Ластеда в своей исследовательской клинике в больнице СПД в штате Юта. Работа Уорнера, в свою очередь, сформировала многие практики и приоритеты сильно компьютеризированной компании Intermountain Healthcare, Inc. , которую в 2009 году администрация Обамы представила как образцовую модель системы здравоохранения, обеспечивающей высококачественную и недорогую медицинскую помощь. .

Статья также привлекла внимание национальных средств массовой информации к работе Ледли и Ластеда. Статьи о работе этих двух мужчин были опубликованы в нескольких крупных газетах США. Небольшое демонстрационное устройство, созданное Ледли, чтобы показать, как будет работать электронная диагностика, было описано в New York World Telegram как «Металлический мозг для диагностики», а New York Post опубликовала заголовок: «Доктор. Требуется Univac в хирургии». Несколько раз Ледли и Ластед объясняли журналистам, что, по их мнению, компьютеры будут помогать врачам, а не заменять их, и что процесс внедрения компьютеров в медицину будет очень сложным из-за неколичественного характера большей части медицинской информации. За годы до разработки ARPANET они также предполагали создать национальную сеть медицинских компьютеров, которая позволит поставщикам медицинских услуг создавать доступные на национальном уровне медицинские записи для каждого американца и позволит осуществлять быстрый массовый анализ данных, поскольку информация собирается отдельными клиниками и отправляется в региональные центры. и национальные компьютерные центры.

Опрос NAS-NRC и компьютерная пропаганда

В начале 1957 года Ледли был нанят на неполный рабочий день Национальной академией наук - Национальным исследовательским советом (NAS-NRC) для проведения национального исследования текущего и потенциального использования компьютеров в биологии и медицине в Соединенных Штатах. При поддержке сенатора Хьюберта Хамфри и директора НИЗ Джеймса А. Шеннона NAS-NRC заказал исследование, чтобы помочь врачам и ученым-биологам преодолеть свое нежелание использовать компьютеры.

Ледли опубликовал результаты своего исследования в научной статье «Цифровые электронные компьютеры в биомедицинской науке» от 6 ноября 1959 года, в которой он призвал биологов обучаться математике и технике, чтобы эффективно использовать электронные цифровые компьютеры. Он предсказал, что в долгосрочной перспективе «возможно, наибольшее использование компьютеров будет в биомедицинских приложениях». Как и более ранняя статья в журнале Science, написанная в соавторстве с Ластедом, новая статья Ледли была широко прочитана – среди ее самых влиятельных и восторженных читателей был Джошуа Ледерберг , который большую часть последней части своей карьеры провел, используя компьютеры для решения проблем в биологических исследованиях.

Опрос и статья Ледли также легли в основу первой крупной попытки Национального института здравоохранения по поощрению биомедицинских исследователей к использованию компьютеров. Эти усилия начались вскоре после запуска советского спутника в октябре 1957 года — в ответ на запуск спутника Конгресс США искал средства для повышения научной и технологической производительности США. Начиная с 1960 года Конгресс выделил НИЗ примерно 40 миллионов долларов на стимулирование использования компьютеров в биомедицинских исследованиях. Рекомендации Ледли в ходе исследования, в частности его призыв к биомедицинским работникам тщательно обучаться математике и инженерии, послужили руководством для усилий Национального института здравоохранения, которые проводились Консультативным комитетом НИЗ по компьютерам в исследованиях (ACCR). ACCR возглавлял с 1960 по 1964 год соратник Ледли Ли Ластед. В те годы комитет основал несколько крупных биомедицинских вычислительных центров по всей территории США и спонсировал развитие ЛИНК . Преемник ACCR, Секция компьютерных исследований, возглавил Гомера Уорнера, одного из первых врачей-исследователей, применивших методы Ледли и Ластеда в клинических условиях.

Национальный фонд биомедицинских исследований

Создание и цели НБРФ

НБРФ «Рождественская елка» демонстрирует проекты и журналы, инициированные организацией до 1991 года. В основании — создание фонда в 1960 году. Орнаменты изображают (движутся снизу вверх и слева направо): Атлас белковых последовательностей. и структура (начат в 1965 г.), «Компьютеры в биологии и медицине» (журнал основан в 1969 г.), «Распознавание образов» (журнал основан в 1969 г.). 1967 г.), первая лента с данными о белках (1972 г.), ACTA (прототип создан в 1974 г.), Computer Languages ​​(журнал, основанный в 1972 г.), первая лента с данными о нуклеиновых кислотах (1979 г.), Computerized Medical Imaging and Graphics (журнал, основанный в 1981 г. - он вырос из журнал «Компьютерная томография» 1976 года и журнал «Компьютерная радиология» 1977 года ), CENOG (прототип, созданный 1978), Protein Information Resource (запущен в 1984 году), в 1990 году НБРФ исполнилось 30 лет.

После своей исследовательской работы для NAS-NRC и публикации его и Ластеда статей в журнале Science , Ледли обратился к федеральному правительству и университету с просьбой поддержать его усилия по разработке компьютеров и компьютерных программ для использования биомедицинскими исследователями. При поддержке NAS-NRC Ледли в 1960 году основал Национальный фонд биомедицинских исследований (NBRF), некоммерческую организацию , первоначально базировавшуюся в здании, принадлежащем NAS-NRC, недалеко от Дюпон-Серкл , Вашингтон, округ Колумбия.

Полагая, что его карьера преподавателя университета в конечном итоге ограничит его исследования, Ледли оставил свою должность в GWU, чтобы посвятить все свое время управлению НБРФ. Ледли будет руководить NBRF до выхода на пенсию в 2010 году. Среди первых сотрудников были: Луи С. Ротоло (помощник Ледли в опросе NAS-NRC), Джеймс Б. Уилсон (бывший аспирант Ледли в GWU) и Маргарет О. Дейхофф ( квантовый химик с докторской степенью из Колумбийского университета и друг детства Ледли из Флашинга).

Основываясь на убеждении Ледли в том, что использование компьютеров существенно улучшит биологию и медицину, помогая математизировать эти области, миссия NBRF заключалась в том, чтобы «стимулировать ученых-биомедицинских исследователей к использованию компьютеров, подавая пример своими собственными новаторскими исследованиями и разработками в новых областях компьютерных приложений». ». Начав с годового бюджета менее 100 000 долларов и полдюжины сотрудников, к началу 1980-х годов НБРФ превратился в многомиллионную организацию с более чем 20 сотрудниками. Первоначально подавляющее большинство поддержки NBRF исходило от НИЗ, но к 1980 году он получил поддержку из различных федеральных, университетских и корпоративных источников, а также получал доход за счет публикации журналов и продажи электронных инструментов, программного обеспечения и патенты.

В 1970 году НБРФ начал свое сотрудничество с Медицинским центром Джорджтаунского университета . Университет, который выделил место для биомедицинского вычислительного комплекса, который так и не был построен, предоставил НБРФ офисные и лабораторные помещения, в то время как НБРФ будет служить вычислительным ресурсом для университета, а также обеспечивать финансирование и престиж университета посредством свою научно-исследовательскую деятельность.

В рамках переезда Ледли был назначен на факультет Джорджтаунского университета профессором радиологии, физиологии и биофизики. НБРФ физически располагался в Джорджтауне с 1970 по 2006 год. В период с 2006 по 2010 год он располагался в офисах в Вашингтоне, округ Колумбия, и Бетесде, штат Мэриленд.

В 2011 году NBRF был реорганизован в Массачусетсе и принял новое заявление о миссии.

FIDAC и распознавание образов

Роберт Ледли на фото с FIDAC в 2007 году.

Роберт Ледли позирует с IBM 360 , который использовался совместно с FIDAC. Листы бумаги в левой части фотографии представляют собой распечатки оцифрованных микрофотографий хромосом. стопки перфокарт IBM. Рядом с правой рукой Ледли лежат

Первым направлением деятельности NBRF была разработка технологии оптического распознавания образов. Работая с Уилсоном в 1960 и 1961 годах, Ледли создал Автоматическое устройство для определения антибиотиков (ADAD), компьютеризированное светоизмерительное устройство, которое проверяло эффективность антибиотиков путем измерения прозрачности культур в чашках Петри. Прозрачные области, скорее всего, были областями, где антибиотики убили бактериальные популяции; области, которые были непрозрачными, вероятно, области, где бактерии все еще были живы. NBRF продал несколько единиц ADAD Управлению по контролю за продуктами и лекарствами и крупным фармацевтическим компаниям.

Опираясь на успех ADAD, Ледли, Уилсон и новичок в NBRF, инженер-электрик Томас Голаб, в середине 1960-х годов разработали систему ввода пленки в цифровой автоматический компьютер (FIDAC). FIDAC был разработан для сканирования фотографии в свою память, а затем отправки этой информации на более крупный компьютер (например, IBM 360) для распознавания закономерностей в отсканированном изображении. Чтобы оцифровать фотографию, FIDAC наложил на нее сетку точек 700 x 500 (произвольного размера), а затем измерил уровень освещенности в каждой точке. В зависимости от уровня освещенности, обнаруженного на нем, каждой точке было присвоено целое число от 0 до 9. FIDAC мог выполнить сканирование 350 000 точек менее чем за 0,5 секунды.

Ледли разработал FIDAC для сканирования микрофотографий хромосом, чтобы автоматизировать трудоемкую задачу анализа кариотипа , который используется для выявления таких состояний, как синдром Тернера и синдром Дауна . Будучи запрограммированным отличать хромосомы от фона, а затем распознавать аномалии в данном образце (например, наличие дополнительных хромосом, хромосом(ов) аномальной формы), FIDAC мог за 40 секунд выполнить хромосомный анализ, для которого требовался квалифицированный опыт. техник 15 минут на выполнение вручную.

Помимо хромосомного анализа, FIDAC был адаптирован для оцифровки и анализа фотографий нейронов и мазков Папаниколау, а также шлирен-фотографий . В 1960-х годах было продано около дюжины единиц FIDAC, а к началу 1970-х годов появился значительный спрос на уменьшенную версию машины. В конечном итоге Лаборатория реактивного движения получила грант НИЗ на разработку небольшого прибора, подобного FIDAC, для использования в лабораториях и клиниках.

Чтобы облегчить обсуждение среди пользователей и разработчиков FIDAC, Ледли основал в 1969 году рецензируемый журнал Pattern Recognition , официальный журнал Общества распознавания образов. Ледли оставался редактором журнала «Распознавание образов» до 2010 года.

ACTA и компьютерная томография (КТ/КТ-сканирование)

Роберт Ледли на выставке компьютерной томографии всего тела ACTA в Смитсоновском национальном музее американской истории .

Ледли наиболее широко известен своими усилиями в 1970-х годах по разработке компьютерной томографии (КТ) или компьютерных томографов. Эта работа началась в 1973 году, когда НБРФ потерял большую часть финансирования НИЗ из-за сокращения федерального бюджета. За это время НБРФ также стал все активнее участвовать в компьютерных проектах на территории кампуса. Быстро пытаясь собрать достаточно средств для покрытия зарплат сотрудников НБРФ, Ледли искал проекты, которые организация могла бы реализовать для Джорджтаунского университета. Узнав, что врачи-исследователи Джорджтауна были разочарованы стоимостью КТ-сканера, который они хотели купить у EMI (EMI-Scanner), в 500 000 долларов (что эквивалентно 3 431 784 долларам в 2023 году), Ледли пообещал им, что NBRF сможет построить аналогичный аппарат всего за половину стоимости. цена. Университет согласился дать Ледли шанс, и в течение следующих нескольких месяцев команда под руководством Ледли, Голаба, Уилсона и Фрэнка Рэббита работала над разработкой прототипа.

Помимо снижения стоимости, команда NBRF стремилась преодолеть основное ограничение EMI-сканера, а именно то, что рентгеновские лучи должны были пропускаться через резервуар с водой, окружающий сканируемый объект. Это ограничение ограничивало использование сканера только головы пациентов и требовали от врачей поместить головы пациентов в резиновый пузырь, доходящий до резервуара с водой. Основываясь на своем опыте в области медицинской визуализации и работе с ранними разработками Годфри Хаунсфилда для аппарата EMI, а также теоретическими работами Аллана Маклеода Кормака и Уильяма Х. Ольдендорфа , команда NBRF пришла к выводу, что необходимость использования резервуара для воды может устранить путем изменения алгоритма сборки рентгеновских лучей в томографическое изображение. В отличие от головного сканера EMI, который использовал алгоритм релаксации, машина NBRF использовала алгоритм свертки.

В 1974 году, после нескольких месяцев работы с машинистами Джорджтауна и специалистами по кузовным работам у ближайшего дилера Cadillac , команда Ледли завершила создание автоматического компьютеризированного поперечно-осевого сканера (ACTA). Машина имела 30 фотоумножителей в качестве детекторов и выполняла сканирование за 9 циклов перемещения/вращения, что намного быстрее, чем EMI-сканер. Он использовал миникомпьютер DEC PDP-11/34 как для управления сервомеханизмами, так и для получения и обработки изображений. Самое главное, ACTA мог сканировать все тело, тогда как EMI-сканер мог сканировать только голову.

ACTA сразу же добилась успеха в Джорджтауне. На позднем этапе разработки прототипа Дэвид К. Маккалоу, детский нейрохирург из больницы Джорджтаунского университета, использовал ACTA – без ведома Ледли – для обследования ребенка, который ударился головой в результате аварии на велосипеде. Маккалоу использовал аппарат для обнаружения кровоизлияния в мозг у мальчика и получения точной информации о месте кровотечения, чтобы быстро спланировать и провести операцию по спасению жизни. Новости об этом и других подобных случаях быстро распространились, и вскоре Ледли столкнулся с мировым спросом на такие машины, как ACTA.

В 1974 году Ледли основал Digital Information Science Corporation (DISCO), которая продавала сканеры ACTA по 300 000 долларов каждый. 25 ноября 1975 года Ледли получил патент на конструкцию ACTA. Позже, в 1975 году, DISCO продала права ACTA компании Pfizer за 1,5 миллиона долларов наличными и 10 миллионов долларов в виде гарантированного финансирования исследований (выплаченного в течение 10 лет) для НБРФ. ACTA 0100 от Pfizer и его преемник 200FS продавались больницам по всему миру в период с 1975 по 1977 год, но Pfizer уступила рынок медицинской визуализации компаниям GE Medical и Technicare , которые продавали компьютерные томографы следующего поколения. В 1981 году Pfizer продала свой бизнес по производству компьютерных томографов компании Elscint .

Когда использование компьютерных томографов стало широко распространенным, Ледли приобрел значительную известность. Прототип ACTA был выставлен в Смитсоновском национальном музее американской истории в Вашингтоне, округ Колумбия. Смитсоновский институт также создал архив материалов, связанных с разработкой ACTA. За свою роль в разработке ACTA Ледли был занесен в Национальный зал славы изобретателей в 1990 году и награжден Национальной медалью технологий и инноваций в 1997 году.

Биоинформатика

Параллельно с работой Ледли над технологией визуализации его коллега из НБРФ Маргарет Окли Дэйхофф разрабатывала ресурсы для изучения жизни на молекулярном уровне. Ее Атлас последовательности и структуры белков 1965 года стремился предоставить исчерпывающую коллекцию данных научного сообщества о секвенировании белков . Ежегодно публикуемый NBRF сначала на бумаге, затем (поскольку объем информации значительно увеличился) на магнитной ленте и, наконец, на компакт-диске, Атлас служил информационным центром для растущего сообщества секвенаторов белков. К середине 1970-х годов Атлас стал основным хранилищем данных о последовательностях белков и в конечном итоге послужил моделью для Банка данных белков и базы данных последовательностей нуклеиновых кислот GenBank , которые теперь являются основными ресурсами для биологов.

После внезапной смерти Дайхоффа в 1983 году проект взяли на себя Ледли и Вайнона Баркер (присоединившаяся к NBRF в конце 1960-х годов). В середине 1980-х годов Ледли и Баркер возглавили группу, которая разработала Ресурс идентификации белков (позже названный Информационным ресурсом белков или PIR), онлайн-версию Атласа . Исследователи, использующие модемы или Tymnet, могли получить доступ к PIR для поиска информации о последовательностях или добавления в коллекцию. По состоянию на 2012 год PIR остается важным ресурсом для биологов; он управляется совместно Университетом Делавэра и Джорджтаунским университетом и является основным компонентом UniProt .

Другие вычислительные проекты НБРФ

НБРФ «Летучая мышь» — трехмерная мышь (слева), используемая для взаимодействия со стереоизображениями (справа).

Роберт Ледли руководил CENOG в НБРФ около 1980 года.

С 1979 по 1980 год Ледли и Голаб разработали компьютеризированный электронейроофтальмограф (CENOG). Эта машина позволила медицинским работникам автоматически анализировать подвижность глаз , важный фактор в диагностике неврологических и офтальмологических заболеваний. CENOG привлек значительное внимание средств массовой информации в начале 1980-х годов, главным образом потому, что он послужил демонстрацией возможности автоматизированной медицинской диагностики.

Работая в НБРФ, Ледли также занимался работой, связанной с компьютерным дизайном. В 1970 году, когда закон Мура был еще относительно новой идеей и когда самые мощные компьютеры имели от 1000 до 2000 логических элементов, Ледли написал статью под названием «Реализация компьютера с миллиардом вентилей», в которой он размышлял о возможностях транзисторного компьютера. компьютер, который имел 1 000 000 000 логических элементов. Он предположил, что такая машина: 1) не будет иметь конструкции с фиксированной логикой; 2) иметь возможность перепроектировать некоторые свои компоненты; 3) уметь «самовосстанавливаться». Микропроцессоры с миллиардами транзисторов стали обычным явлением в персональных компьютерах с 2010 года, хотя эти машины не настолько динамичны (с точки зрения логической структуры), как предсказывал Ледли.

В конце 1980-х годов Ледли возглавил команду, которая разработала Bat — трехмерную мышь, позволяющую пользователям взаимодействовать с объектами в трехмерном пространстве (создаваемыми с помощью стереоизображений).

Научные журналы

За свою долгую карьеру в НБРФ Ледли работал редактором четырех крупных рецензируемых журналов. В 1969 году он запустил журнал распознавания образов. и Компьютеры в биологии и медицине . Первый фокусируется на компьютеризированных подходах к распознаванию образов, а второй публикует статьи, алгоритмы и технические описания, связанные с использованием компьютеров в биомедицине. В 1972 году Ледли основал компанию Computer Languages, Systems and Structures , миссией которой является публикация «документов по всем аспектам проектирования, реализации и использования языков программирования, от теории до практики». В 1976 году, после успеха ACTA, Ледли инициировал компьютерную томографию , которая была переименована в «Компьютерную радиологию» в 1977 году, а затем переименована в «Компьютерную медицинскую визуализацию и графику» в 1981 году. Она служит «источником для обмена информацией, касающейся медицинского использования новых разработки в области визуализационной диагностики, вмешательства и последующего наблюдения». Ледли был редактором всех четырех журналов до выхода на пенсию в 2010 году. В настоящее время журналы издаются издательством Elsevier .

Почести, членство и принадлежность

• Премия Морриса Ф. Коллена, Американский колледж медицинской информатики (AMIA) (1998 г.)
• Национальный зал славы изобретателей (введен в должность в 1990 г.)
• Национальная медаль технологий (1997 г.)
• Вице-годовая золотая медаль за выдающиеся заслуги, Джорджтаунский университет (1990).
• Член Медицинского института Национальной академии наук (1999 г.).
• Почетный выпускник Нью-Йоркского университета (1999 г.).

Публикации

• Ледли, Роберт Стивен ; Ластед, Ли Б. (3 июля 1959 г.). «Рассуждения об основах медицинской диагностики». Наука . 130 (3366): 9–21. Бибкод : 1959Sci...130....9L . дои : 10.1126/science.130.3366.9 . JSTOR   1758070 . PMID   13668531 .
• Ледли, Роберт Стивен (6 ноября 1959 г.). «Цифровые электронные компьютеры в биомедицинской науке». Наука . 130 (3384): 1225–1234. Бибкод : 1959Sci...130.1225L . дои : 10.1126/science.130.3384.1225 . JSTOR   1757193 . ПМИД   14415153 .
• Ледли, Роберт Стивен (1959). Отчет об использовании компьютеров в биологии и медицине . Вашингтон, округ Колумбия, США: Национальная академия наук. ISBN  978-0-217-75214-5 . (Общие книги, 2010).
• Ледли, Роберт Стивен ; Ротоло, Луи С.; Уилсон, Джеймс Брюс (1960). Цифровые компьютеры и техника управления (PDF) . Серия McGraw-Hill по электротехнике и электронике (1-е изд.). Нью-Йорк, США: McGraw-Hill Book Company, Inc. (принтер: The Maple Press Company, Йорк, Пенсильвания, США). ISBN  0-07036981-Х . ISSN   2574-7916 . LCCN   59015055 . OCLC   1033638267 . ОЛ   5776493М . СБН  07036981-Х . . ковчег:/13960/t72v3b312. Архивировано (PDF) из оригинала 19 февраля 2021 г. Проверено 19 февраля 2021 г. [1] (xxiv+835+1 стр.)
• Ледли, Роберт Стивен ; Вожделенный, Ли Б. (1960). «Компьютеры в обработке медицинских данных». Исследование операций . 8 (3): 299–310. дои : 10.1287/opre.8.3.299 . JSTOR   167094 .
• Ледли, Роберт Стивен (1962). Программирование и использование цифровых компьютеров . Нью-Йорк, США: МакГроу-Хилл . ISBN  978-0-070-36982-5 .
• Ледли, Роберт Стивен (1965). Использование компьютеров в биологии и медицине . Нью-Йорк, США: МакГроу-Хилл .
• Ледли, Роберт Стивен (1966). Программирование на FORTRAN IV . Нью-Йорк, США: МакГроу-Хилл .
• Ледли, Роберт Стивен (июль 1970 г.). «Реализация компьютера на миллиард ворот» . Технический отчет НБРФ . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года.
• Ледли, Роберт Стивен ; Хуанг, Гонконг; Мацциоти, Дж. К., ред. (1977). Поперечная анатомия: атлас компьютерной томографии . Балтимор, Мэриленд, США: Williams & Wilkins . ISBN  978-0-683-04920-6 .

Ссылки

• Блайх, Х. Л. (1991), «Вражеский радар, теоретическая физика и компьютерная диагностика», MD Computing: Computers in Medical Practice , vol. 8, нет. 5, стр. 269–70, PMID   1749336.
• Броринг, Северная Каролина (1999), «Вручение премии Морриса Ф. Коллена Роберту С. Ледли, доктору медицинских наук», Журнал Американской ассоциации медицинской информатики , том. 6, нет. 3, стр. 260–4, doi : 10.1136/jamia.1999.0060260 , PMC   61367 , PMID   10332660
• Ледли, Роберт (1990). «Медицинская информатика: личный взгляд на посев семян». В Блюме, Брюс; Дункан, Карен (ред.). История медицинской информатики: материалы конференции Ассоциации вычислительной техники по истории медицинской информатики . АКМ Пресс. стр. 84–110. ISBN  9780201501285 .
• Ледли, Роберт; Ноябрь, Джозеф (21 февраля 2008 г.). «Жизнь биомедицинских вычислений: разговор с Робертом Ледли» . Архивировано из оригинала 4 июля 2009 года . Проверено 14 апреля 2012 г.
• Леонхард, Дэвид (3 ноября 2009 г.). «Сделаем здравоохранение лучше» . Журнал Нью-Йорк Таймс . Проверено 15 апреля 2012 г.
• Муди, Глин (2004). Цифровой код жизни: как биоинформатика совершает революцию в науке, медицине и бизнесе . Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-0471327882 .
• Ноябрь, Джозеф (2012). Биомедицинские вычисления: оцифровка жизни в США . Балтимор: Издательство Университета Джонса Хопкинса. ISBN  978-1421404684 .
• Ноябрь, Джозеф А. (апрель – июнь 2011 г.). «Ранние биомедицинские вычисления и корни доказательной медицины». IEEE Анналы истории вычислений . 33 (2): 9–23. дои : 10.1109/MAHC.2011.35 . S2CID   14702989 .
• Пайл, Кэтрин И.; Лобель, Роберт В.; Бек, Дж. Роберт (1988). «Анализ цитирования в области принятия медицинских решений». Принятие медицинских решений . 8 (3): 155–164. дои : 10.1177/0272989X8800800302 . ПМИД   3294550 . S2CID   34108803 .
• Ситтиг, Дин Ф; Эш, Джоан С; Ледли, Роберт С. (2006), «История разработки первого компьютерного томографа всего тела, рассказанная Робертом С. Ледли», Журнал Американской ассоциации медицинской информатики , том. 13, нет. 5, стр. 465–9, doi : 10.1197/jamia.M2127 , PMC   1561796 , PMID   16799115
• Штрассер, Бруно Дж. (2010). «Сбор, сравнение и вычисление последовательностей: создание Атласа последовательности и структуры белка Маргарет О. Дэйхофф, 1954–1965». Дж. Хист. Биол . 43 (4): 623–60. CiteSeerX   10.1.1.468.3568 . дои : 10.1007/s10739-009-9221-0 . ПМИД   20665074 . S2CID   26875366 .

Внешние ссылки

• Информационный ресурс по белкам (Джорджтаунский университет)
• Вручение премии Морриса Ф. Коллена Роберту С. Ледли на YouTube Американский колледж медицинской информатики (AMIA), 1998 г.
• «Жизнь биомедицинских вычислений: разговор с Робертом Ледли» на публичной лекции Wayback Machine (архивировано 4 июля 2009 г.), Национальные институты здравоохранения, 21 февраля 2008 г.