馬茲耶·加塞米(Marzyeh Ghassemi)從小受到電子遊戲和謎題的吸引,並且在早期就對健康產生了興趣。幸運的是,她找到了一條可以將這兩個興趣結合起來的道路。
加塞米說:“雖然我曾考慮過從事醫療保健行業,但計算機科學和工程的吸引力更強。”她是麻省理工學院(MIT)電機工程與計算機科學系及醫學工程與科學研究所(IMES)的副教授,以及信息與決策系統實驗室(LIDS)的首席研究員。“當我發現計算機科學,特別是人工智慧和機器學習(AI/ML)可以應用於醫療保健時,這是我興趣的交匯點。”
如今,加塞米和她在LIDS的健康機器學習研究小組正在深入研究如何使機器學習(ML)變得更加穩健,並隨後應用於改善健康安全性和公平性。
加塞米在德克薩斯州和新墨西哥州的伊朗裔美國工程師家庭長大,身邊有榜樣可以追隨進入STEM職業。雖然她喜歡基於謎題的電子遊戲——“解謎以解鎖其他關卡或進一步發展是非常有吸引力的挑戰”——但她的母親也早早讓她接觸更高級的數學,吸引她將數學視為不僅僅是算術。
加塞米說:“加法或乘法是基本技能,這是有充分理由強調的,但這種焦點可能會掩蓋更高級數學和科學更多關於邏輯和謎題的觀念。”她補充道:“由於我母親的鼓勵,我知道未來會有有趣的事物。”
加塞米表示,除了她的母親,還有許多人支持她的智力發展。在新墨西哥州立大學獲得本科學位期間,榮譽學院的院長和前馬歇爾學者——傑森·阿克爾森(Jason Ackelson),現為美國國土安全部的高級顧問——幫助她申請馬歇爾獎學金,這使她來到了牛津大學,在那裡她於2011年獲得碩士學位,並首次對新興和快速發展的機器學習領域產生了興趣。在麻省理工學院攻讀博士學位期間,加塞米說她得到了“教授和同儕的支持”,並補充道:“這種開放和包容的環境是我努力為我的學生複製的。”
在攻讀博士學位期間,加塞米還遇到了她首次發現健康數據中的偏見可能隱藏在機器學習模型中的線索。
她曾訓練模型使用健康數據來預測結果,“當時的思維方式是使用所有可用數據。在圖像的神經網絡中,我們已經看到正確的特徵會被學習以獲得良好的性能,消除了手工設計特定特徵的必要性。”
在與麻省理工學院計算生理學實驗室的首席研究科學家和IMES的成員萊奧·切利(Leo Celi)會議中,切利問加塞米是否檢查過模型在不同性別、保險類型和自報種族的患者中的表現。
加塞米確實檢查了,結果發現存在差距。“我們現在幾乎有十年的工作顯示這些模型差距難以解決——它們源於健康數據中存在的偏見和默認技術實踐。除非您仔細考慮這些問題,否則模型將天真地重現和擴展偏見,”她說。
自那時起,加塞米一直在探索這些問題。
她在研究中最喜歡的突破是由幾個部分組成的。首先,她和她的研究小組顯示學習模型可以從醫學圖像中識別患者的種族,例如胸部X光片,這是放射科醫生無法做到的。然後,該小組發現,優化以在“平均”情況下表現良好的模型在女性和少數族裔中的表現不佳。去年夏天,她的小組結合這些發現顯示,模型越是學會從醫學圖像中預測患者的種族或性別,其在這些人口子群中的性能差距就越大。加塞米和她的團隊發現,如果模型訓練時考慮到人口差異,而不是專注於整體平均性能,則可以減輕這個問題——但這一過程必須在每個部署模型的地點進行。
加塞米說:“我們強調,在一個醫院環境中訓練以優化性能(平衡整體性能和最低公平差距)的模型在其他環境中並不是最佳的。這對於如何為人類使用開發模型有重要影響。”她補充道:“一個醫院可能有資源來訓練模型,並能展示其良好的性能,甚至可能具有特定的公平約束。然而,我們的研究表明,這些性能保證在新環境中並不成立。一個在一個地點平衡良好的模型可能在不同環境中無法有效運行。這影響了模型在實踐中的效用,我們必須努力解決這一問題,讓那些開發和部署模型的人得到幫助。”
加塞米的工作受到了她身份的影響。
她說:“我是一名顯而易見的穆斯林女性和母親——這兩者都幫助塑造了我看待世界的方式,這影響了我的研究興趣。”她說:“我致力於機器學習模型的穩健性,以及缺乏穩健性如何與現有偏見結合。這種興趣並非巧合。”
談到她的思維過程,加塞米說靈感往往在她戶外活動時出現——在新墨西哥州作為本科生騎自行車,在牛津劃船,作為麻省理工學院的博士生跑步,現在則是在劍橋的海濱散步。她還表示,當面對複雜問題時,將問題的大部分進行拆分並試圖理解自己對每部分的假設可能是錯誤的,這是很有幫助的。
她說:“根據我的經驗,對新解決方案最限制的因素是你認為自己知道的東西。直到你深入挖掘一個模型、系統等,才發現自己對某個子部分的理解不正確或不完整,這是很難超越你自己(部分)知識的。”
儘管加塞米對她的工作充滿熱情,但她有意保持對生活更大畫面的追蹤。
她說:“當你熱愛自己的研究時,很難不讓它成為你的身份——我認為這是很多學者需要意識到的事情。”她說:“我試著確保自己擁有除了自己的技術專業之外的興趣(和知識)。
“幫助優先考慮平衡的最佳方法之一是與優秀的人在一起。如果你有家人、朋友或同事鼓勵你成為完整的人,那麼就牢牢把握住他們!”
加塞米因其包含兩個早期熱情——計算機科學和健康的工作贏得了許多獎項和認可,她對生活的看法是將其視為一段旅程。
她說:“波斯詩人魯米(Rumi)有一句話被翻譯為:‘你就是你所尋找的東西。’”她說:“在你生活的每一個階段,你都必須重新投入尋找自己的過程,並將其推向你想成為的樣子。”