البحث العلمي
المستقبل الذي بدأ يتشكّل
لنتخيّل شخصًا يُصاب بمتلازمة الشريان التاجي الحادة وهو وحيد في منزله، ويرتدي جهازًا يراقب علاماته الحيوية باستمرار. عندما يرصد الجهاز تغيّرات خطرة، مثل اضطراب تخطيط القلب أو انخفاض الأكسجين، يُفعّل استجابة طارئة تلقائيًا. وخلال ثوانٍ، يحدّد النظام أقرب سيارة إسعاف متاحة ويوجّهها إليه، مع التكيّف لحظيًا مع حركة المرور وقدرة المستشفيات على استقبال المرضى.
وأثناء النقل، يرسل الجهاز باستمرار بيانات المريض الحيوية، مما يتيح تعديل القرارات الطبية واللوجستية. وإذا تدهورت حالة المريض، يُنبَّه المستشفى لتجهيز وحدة الرعاية الحرجة. وعند الوصول، تدعم النماذج التنبؤية اتخاذ القرار لتحقيق أفضل نتيجة ممكنة مع الاستخدام الأمثل للموارد الصحية.
رسالتنا ورؤيتنا
هدفنا على المدى البعيد هو بناء إطار لاتخاذ القرارات الصحية يدعم قرارات أفضل في الطب السريري والصحة العامة، على مستوى الأفراد والسكان، عبر الجمع بين الإحصاء الحيوي وتقنيات الصحة الرقمية وبحوث العمليات.
نطوّر حاليًا أساليب إحصائية وأساليب للذكاء الاصطناعي لمعالجة مشكلات سريرية معقدة تتضمن بيانات صحية مستمرة وعالية التواتر وآنية. ونريد لهذه الأساليب أن تجيب عن الأسئلة الطبية القائمة وأن تساعد أيضًا في تحديد الأسئلة الأهم: ما النظام الغذائي الأنسب لشخص بعينه؟ وما مقدار النشاط البدني الذي يحتاج إليه لشيخوخة صحية وعمر أطول؟ وكيف ينبغي تعديل هذه التوصيات بحسب حالته السريرية وخصائصه البيولوجية وبيئته ونمط حياته؟
للإجابة عن هذه الأسئلة، نجمع بين أساليب حديثة في الذكاء الاصطناعي الإحصائي للاستدلال السببي وتحليل البقاء وقياس عدم اليقين والنمذجة التوليدية ذات التأثيرات العشوائية، بهدف تطوير التعلّم الإحصائي للكائنات العشوائية غير الإقليدية. ويُعدّ التصميم المتأنّي للدراسات وقابلية التوسّع الحاسوبي ركيزتين أساسيتين لهذه الرؤية. ونسعى إلى تطوير أساليب دقيقة رياضيًا وكفؤة حاسوبيًا على نطاق السكان، تستفيد من موارد مثل UK Biobank وبرنامج All of Us ومشروع Human Phenotype Project ومسح NHANES.
على الرغم من الدقة الرياضية والمتانة التقنية لكثير من الأساليب المنشورة في أبرز الدوريات المنهجية، فإن تصميمها لا يراعي دائمًا تعقيدات البيانات السريرية الواقعية والافتراضات المرتبطة بتحليلها. لذا ننطلق من أسئلة طبية حيوية محددة وتحديات عملية، ونطوّر أساليب تعكس بنية البيانات وواقع الممارسة السريرية والقرارات الحاسمة التي يواجهها المرضى والأطباء والأنظمة الصحية، بما يدفع المجال إلى الأمام.
الركائز السبع لبرنامجنا البحثي في الصحة الرقمية
تمثّل أبحاثنا السبعة تقدّمًا منهجيًا ومفاهيميًا مهمًا في مجال الصحة الرقمية.
يمثّل تقديم مفهوم كثافة الغلوكوز خطوة أولى نحو إنشاء أنماط ظاهرية رقمية أكثر تعقيدًا عبر تحليل البيانات الدالية والتوزيعية. ويفتح هذا الإطار مسارات جديدة للاكتشاف البيولوجي، ويتيح استخدام المعلومات المستمرة التي تولّدها الأجهزة الطبية الحديثة بكفاءة أكبر، بدلًا من اختزالها في عدد محدود من المقاييس العددية.
يمثّل تقديم كثافة الغلوكوز متعددة المتغيرات خطوة مفاهيمية أخرى في تحليل فسيولوجيا الإنسان. فلم تعد البيانات السريرية تُحلّل بوصفها أرقامًا منفردة فحسب، بل بوصفها كائنات معقدة أقرب إلى الصور الطبية. وأصبح بالإمكان دمج ديناميكيات العمليات الفسيولوجية الكامنة ضمن إطار توزيعي موحّد لكثافة الغلوكوز.
بالتعاون مع Ciprian Crainiceanu طوّرنا نماذج للتأثيرات العشوائية لبيانات كثافة الغلوكوز، فوسّعنا هذه الأفكار لتشمل دراسات طولية تمتد لأسابيع أو أشهر أو سنوات. ويوفّر هذا العمل إطارًا جديدًا لاستخدام المعلومات الرقمية في التجارب السريرية، مع إمكانية زيادة القوة الإحصائية واكتشاف مؤشرات حيوية طولية جديدة وأكثر أهمية.
بالتعاون مع Mateo Cámara، نقترح أول إطار لنمذجة التأثيرات العشوائية في الفضاءات المترية العامة، بما يوفّر نهجًا موحّدًا لتحليل أنواع مختلفة من الكائنات الإحصائية في الدراسات السريرية. فمعظم معلومات الصحة الرقمية شبه مستمرة زمنيًا، وتُقاس على مقاييس زمنية متعددة، وتُظهر بطبيعتها بنية متعددة المستويات. ويقدّم إطارنا، للمرة الأولى، طريقة تحليلية عامة لنمذجة مصادر التباين المعقدة هذه ضمن نطاق رياضي أوسع.
ويُعدّ إطار قياس عدم اليقين في الفضاءات المترية، الذي طوّرناه مع Gábor Lugosi، مهمًا من الناحية المنهجية، لأنه يقدّم طريقة رسمية لمعايرة التغطية الشرطية وتقييمها دون افتراضات مقيّدة بشأن النعومة. كما يفتح إطارًا أعمّ لقياس عدم اليقين في مؤشرات المستقبل الحيوية، التي ستُمثّل بصورة متزايدة بتوزيعات أو دوال أو صور أو شبكات أو غيرها من الكائنات العشوائية غير الإقليدية المعقدة.
والعمل الذي أنجزناه مع زملائنا الصينيين، Mingyang Yi, Zhiming Ma، و Ruoyu Wang، حول نماذج الانتشار وأخطاء القياس يتيح إدراج عدم اليقين في القياسات ضمن القرارات الطبية الحيوية. وتتمثل الفكرة الأساسية في دمج أساليب عامة للذكاء الاصطناعي التوليدي في إجراءات التحليل الإحصائي التقليدية لأخطاء القياس، بحيث تدخل أخطاء المستشعرات والقياسات السريرية والتقنيات الطبية الحيوية الأخرى مباشرة في التحليل.
وأخيرًا، يتوقف نجاح عصر البيانات الجديد أيضًا على تطوير تصاميم تجريبية وأساليب معاينة جديدة. وبالتعاون مع Yating Zou و Michael Kosorok، نقترح منهجية جديدة للغابات العشوائية لبيانات المسوح ذات التصاميم المعقدة. ولها آثار مهمة على الاستدلال لأن إجراء إعادة المعاينة بطريقة البوتستراب يُطبّق على مستوى العقدة. وهذا يفتح آفاقًا نظرية لتحسين أداء التعلّم الآلي في تصاميم المعاينة المعقدة، ويوفّر في الوقت نفسه أسلوبًا قائمًا على أسس سليمة لاستخدام مجموعات البيانات الصحية الكبيرة مع الحفاظ على صلاحية الاستدلال بشأن السكان المستهدفين.
تحدّد هذه الأعمال مجتمعة الركائز الأساسية لبرنامجنا البحثي: التمثيل الجديد لبيانات الصحة الرقمية، والنمذجة الطولية ومتعددة المستويات، وقياس عدم اليقين، وتصحيح أخطاء القياس بالذكاء الاصطناعي التوليدي، والاستدلال الإحصائي السليم في الدراسات الطبية الحيوية المعقدة.
نتاجنا البحثي في السنوات السابقة
2026
2025
2024
2021