Robert Ledley - Robert Ledley

Robert Ledley
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Robert Ledley
Nascer ( 28/06/1926 )28 de junho de 1926
Flushing, Queens , Nova York, EUA
Faleceu 24 de julho de 2012 (24/07/2012)(86 anos)
Cidadania EUA
Alma mater
Conhecido por
Cônjuge (s) Terry Ledley (nascida Wachtell)
Prêmios
Carreira científica
Campos matemática , física , computação , biologia , medicina , odontologia
Instituições

Robert Steven Ledley (28 de junho de 1926 - 24 de julho de 2012), professor de fisiologia e biofísica e professor de radiologia na Escola de Medicina da Universidade de Georgetown , foi o pioneiro no uso de computadores digitais eletrônicos em biologia e medicina. Em 1959, ele escreveu dois artigos influentes na Science : "Reasoning Foundations of Medical Diagnosis" (com Lee B. Lusted) e "Digital Electronic Computers in Biomedical Science". Ambos os artigos encorajaram pesquisadores biomédicos e médicos a adotarem a tecnologia da computação. Em 1960, ele fundou a National Biomedical Research Foundation (NBRF), uma organização de pesquisa sem fins lucrativos dedicada a promover o uso de computadores e equipamentos eletrônicos na pesquisa biomédica. No NBRF Ledley perseguiu vários projetos importantes: o desenvolvimento no início dos anos 1960 do Film Input to Digital Automatic Computer (FIDAC), que automatizou a análise de cromossomos; a invenção do tomógrafo automático computadorizado transversal axial (ACTA) em meados da década de 1970; gerenciamento do Atlas de Sequência e Estrutura de Proteínas (criado em 1965 por Margaret O. Dayhoff); e o estabelecimento do Protein Information Resource em 1984. Ledley também atuou como editor de vários periódicos biomédicos importantes com revisão por pares. Em 1990, Ledley foi incluído no Hall da Fama dos Inventores Nacionais . Ele recebeu a Medalha Nacional de Tecnologia em 1997. Ele se aposentou como presidente e diretor de pesquisa do NBRF em 2010.

Família e educação

Robert Ledley nasceu em 28 de junho de 1926, em Flushing Meadows , Queens, Nova York, EUA. Seu pai, Joseph Levy, era contador e sua mãe, Kate Levy, professora antes de se tornar dona de casa. Robert tinha uma irmã, Marion, e um meio-irmão, Ralph. Todos os três irmãos tinham o sobrenome Ledley.

Entre os amigos de infância de Ledley em Flushing estava Margaret Oakley Dayhoff , que mais tarde passaria a maior parte de sua carreira trabalhando na National Biomedical Research Foundation e que se tornaria a fundadora do campo da bioinformática . Ledley frequentou a Escola Horace Mann , na qual se formou em 1943.

Como estudante de graduação na Columbia University, Ledley se destacou em física, fazendo cursos de graduação e pós-graduação em seus primeiros dois anos como estudante. Quando, no entanto, ele informou a seus pais de seu desejo de se tornar um físico, eles objetaram, alegando que uma carreira na física não seria viável para ele, dada a escassez de empregos estáveis ​​nessa área. Em vez disso, eles o incentivaram a ganhar a vida como dentista. Ledley tentou seguir os dois caminhos ao mesmo tempo; ele se matriculou na Faculdade de Odontologia da Universidade de Nova York enquanto continuava seus estudos em física na Universidade de Columbia. Durante o dia, Ledley faria cursos de odontologia na NYU, depois pegaria o metrô para Columbia para fazer cursos noturnos de física. Depois de receber seu DDS da NYU em 1948, Ledley tornou-se aluno de graduação em física em tempo integral na Columbia, onde fez cursos com muitos físicos famosos, incluindo II Rabi (que brincou que Ledley era o único físico que conseguia arrancar o dente de um homem), Enrico Fermi , Hans Bethe e JA Wheeler . Ledley recebeu um MS em física pela Columbia em 1950.

Em 1949, Ledley casou-se com Terry Wachtell (nascido em 1926), um professor de matemática no Queens College e irmã de Herbert Wachtell . O casal teve dois filhos, Fred (nascido em 1954) e Gary (nascido em 1957). Quando o casal se mudou para a área de DC no início dos anos 1950, Terry foi contratado como programador de computador até deixar o trabalho para criar seus filhos. Ambos os filhos se formaram na Escola de Medicina da Universidade de Georgetown . Fred Ledley é professor de Ciências Naturais e Aplicadas na Bentley University e autor de vários artigos científicos, bem como do romance Sputnik's Child (2011). Gary Ledley é um cardiologista associado à Drexel University.

Robert Ledley morreu de doença de Alzheimer em Kensington, Maryland, EUA, em 24 de julho de 2012.

Carreira inicial de pesquisa

Pesquisa odontológica do Exército dos EUA

Em 1950, logo após a eclosão da Guerra da Coréia , Ledley foi contatado por um oficial de recrutamento do Exército dos EUA, que lhe ofereceu uma escolha: ele poderia se voluntariar para se juntar ao Corpo de Odontologia do Exército dos EUA como primeiro-tenente ou ser recrutado para a infantaria como um privado. Ledley prontamente se apresentou como voluntário e foi enviado à Escola de Serviço de Campo Médico do Exército dos EUA para treinamento. Como Ledley também foi treinado em física, ele foi designado para uma unidade de pesquisa odontológica no Walter Reed General Hospital , em Washington, DC

Durante seu tempo no exército, Ledley foi responsável por melhorar as próteses dentárias (como dentaduras ), então amplamente utilizadas pelo pessoal do Exército. Notavelmente, Ledley baseou-se em seu treinamento em odontologia e física para desenvolver um sistema que otimizasse o processo de colocação de dentaduras, permitindo que os dentistas determinassem o "ângulo de mastigação" ou a inclinação média de cada dente em relação à superfície de um objeto (por exemplo um pedaço de comida) sendo mordido. Ledley apresentou este trabalho à American Physical Society em 1952, e ele gerou atenção nacional por meio de uma história de jornal da Associated Press intitulada “Mathematics Used to Keep False Teeth in Place”.

Trabalho com Padrões de Computador Automático Oriental

Terry Ledley operando o Standards Eastern Automatic Computer (SEAC) no National Bureau of Standards no início dos anos 1950. Robert Ledley aprendeu a programar neste computador, primeiro por meio de fitas de papel que Terry trouxe para ele e, em seguida, usando a máquina extensivamente.

O trabalho de Ledley em próteses dentárias o colocou em colaboração com pesquisadores do National Bureau of Standards Dental Materials Research Section, onde foi oferecido um emprego de pesquisador em 1952 após sua dispensa do Exército. Lá ele encontrou o Standards Eastern Automatic Computer , um dos primeiros computadores digitais eletrônicos de programa armazenado. A primeira interação de Ledley com o SEAC veio por meio de sua esposa, Terry, que trabalhava como um dos programadores da máquina - Robert aprendeu sozinho a programar examinando programas (em fita de papel perfurada) e manuais que Terry trouxe para casa. Ledley começou a usar o SEAC para suas pesquisas odontológicas, mas depois de se provar um programador e solucionador de problemas hábil, ele se viu trabalhando com o SEAC (e mais tarde com o DYSEAC ) em tempo integral em uma ampla variedade de projetos, incluindo um sistema de orientação de aeronaves por controle remoto.

Para Ledley, trabalhar com o SEAC produziu uma epifania, tanto sobre sua carreira quanto sobre a importância potencial dos computadores para a pesquisa biomédica. Ele lembrou: “Eu já havia percebido que, embora, conceitualmente, as equações da física pudessem ser escritas para descrever qualquer fenômeno biomédico, tais equações seriam tão complexas que não poderiam ser resolvidas de forma viável de forma fechada. Portanto, o SEAC seria minha panacéia, porque as equações se tornariam tratáveis ​​com métodos numéricos de soluções. Ou então eu realmente acreditava na época. Esse seria o meu campo, a aplicação de computadores a problemas biomédicos. ”

Pesquisa operacional e o RNA Tie Club

Embora Ledley tivesse imaginado uma carreira de emprego de computadores para resolver problemas biomédicos já no início dos anos 1950, demoraria vários anos até que ele seguisse essa carreira em tempo integral. No National Bureau of Standards, o trabalho de Ledley estava principalmente relacionado à solução de problemas militares usando técnicas de pesquisa operacional . Por exemplo, ele publicou um artigo no jornal Operations Research mostrando como alguém poderia usar a álgebra booleana para reduzir problemas complexos de tomada de decisões militares a ponto de serem resolvidos usando uma coleção de tabelas de verdade e perguntas do tipo sim ou não.

Quando Ledley perdeu seu emprego no NBS em 1954 devido a cortes no orçamento, ele recusou uma oferta para trabalhar para a IBM (que contratou os colegas de Ledley em massa). Em vez disso, ele encontrou um emprego como “Analista de Pesquisa Operacional” no Escritório de Pesquisa Operacional da Universidade Johns Hopkins. Lá, seu trabalho permaneceu focado principalmente em problemas militares, mas sua experiência em biologia, física, matemática e computação chamou a atenção de um de seus novos colegas da ORO, George Gamow . Gamow, que era conhecido por suas contribuições para o modelo cosmológico do Big Bang , se interessou pela biologia molecular imediatamente depois que James D. Watson e Francis Crick elucidaram a estrutura de dupla hélice do DNA em 1953. Gamow acreditava que as habilidades de Ledley poderiam ser fundamentais para ajudar quebrar o código genético, isto é, resolver o problema de como uma sequência de DNA se traduz em proteínas. Em 1954, Gamow convidou Ledley para ingressar na elite do RNA Tie Club ; alguns outros membros do clube foram Watson, Crick, Richard Feynman , Max Delbrück , Edward Teller e Sydney Brenner .

O principal trabalho de Ledley para o RNA Tie Club foi um esforço para gerar um conjunto de tabelas de contingência com o propósito de escrever um programa de computador que determinasse a correspondência entre qualquer sequência de três letras (tripleto) de bases de nucleotídeo e qualquer aminoácido (a construção blocos de proteínas). Patrocinado por Gamow, Ledley publicou seu trabalho em 1955 no Proceedings of the National Academy of Sciences . Embora Ledley tivesse produzido uma tabela combinatória que poderia teoricamente ser usada para determinar qual sequência de três letras de bases de DNA correspondia a qual aminoácido, o problema exigia vários milhares de anos de tempo de computação nos computadores mais rápidos do mundo (por volta de 1955) para produzir uma solução .

Tendo estabelecido que os computadores não podiam ser usados ​​com razoável rapidez para decodificar DNA, Ledley se afastou do RNA Tie Club. No final das contas, o código foi quebrado no experimento de Nirenberg e Matthaei de 1961 , que não usou computadores e que não foi realizado pelos membros do RNA Tie Club.

Engenharia elétrica

Em 1956, Ledley foi contratado como professor assistente de engenharia elétrica na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da George Washington University . Lá, ele ministrou alguns dos primeiros cursos de programação de computadores e escreveu seu primeiro livro, Digital Computer and Control Engineering (1960). No GWU, Ledley adquiriu a Flórida Automatic Computer I e II, dois descendentes de SEAC que tinham sido descartados pela Força Aérea dos EUA como excedente, com o propósito de estabelecer um “centro de computação”, que iria usar os computadores para automatizar Frederick Sanger s' processo de determinação da sequência de aminoácidos de proteínas. O centro nunca foi construído, no entanto, porque o National Institutes of Health rejeitou o pedido de Ledley de uma bolsa para financiá-lo e porque a universidade recusou a perspectiva de instalar e manter os dois enormes computadores.

Colaboração com Lee B. Lusted

Lee B. Lusted (1922-1994), um radiologista com formação em engenharia elétrica, tomou conhecimento do trabalho de Ledley em 1956 depois que Ledley fez uma apresentação intitulada "Uma Visão de Pesquisa Operacional de Medicina e Saúde" na reunião anual de Operações Sociedade de Pesquisa da América . Após a reunião, Lusted telefonou para Ledley, e os dois descobriram que compartilhavam um grande interesse em usar a eletrônica e a matemática para melhorar a medicina. Os dois homens imediatamente começaram a colaborar no desenvolvimento de maneiras de ensinar médicos e pesquisadores biomédicos, que raramente tinham muito treinamento em eletrônica ou matemática, a usar computadores eletrônicos digitais em seu trabalho.

Em 1959, Ledley e Lusted publicaram "Reasoning Foundations of Medical Diagnosis", um artigo amplamente lido na Science , que introduziu técnicas de pesquisa operacional para profissionais da área médica. As áreas cobertas incluem: lógica simbólica , teorema de Bayes (probabilidade) e teoria do valor . No artigo, os médicos foram instruídos a criar bancos de dados diagnósticos usando cartões com entalhes de borda para se preparar para um momento em que teriam a oportunidade de inserir seus dados em computadores eletrônicos para análise. Ledley e Lusted expressaram esperança de que, controlando os computadores, muito do trabalho dos médicos se tornasse automatizado e que muitos erros humanos pudessem ser evitados.

Na medicina, o artigo de Ledley e Lusted manteve sua influência por décadas, especialmente no campo da tomada de decisões médicas. Entre seus leitores mais entusiasmados estava o cardiologista Homer R. Warner , que imitou os métodos de Ledley e Lusted em sua clínica de pesquisa no Hospital SUD em Utah. O trabalho de Warner, por sua vez, moldou muitas das práticas e prioridades da altamente informatizada Intermountain Healthcare, Inc. , que em 2009 foi retratada pelo governo Obama como um modelo exemplar de um sistema de saúde que oferecia atendimento de alta qualidade e baixo custo .

O artigo também chamou a atenção da mídia nacional para o trabalho de Ledley e Lusted. Artigos sobre o trabalho dos dois homens foram publicados em vários jornais importantes dos Estados Unidos. Um pequeno dispositivo de demonstração que Ledley construiu para mostrar como o diagnóstico eletrônico funcionaria foi descrito no New York World Telegram como um “Um cérebro de metal para diagnóstico”, enquanto o New York Post publicou uma manchete: “Dr. Procura-se Univac em cirurgia ”. Em várias ocasiões, Ledley e Lusted explicaram aos jornalistas que acreditavam que os computadores iriam ajudar os médicos em vez de substituí-los, e que o processo de introdução dos computadores na medicina seria muito desafiador devido à natureza não quantitativa de muitas informações médicas. Eles também imaginaram, anos antes do desenvolvimento da ARPANET , uma rede nacional de computadores médicos que permitiria aos prestadores de cuidados de saúde criar um prontuário médico acessível nacionalmente para cada americano e permitiria uma rápida análise de dados em massa à medida que as informações fossem coletadas por clínicas individuais e enviadas para os regionais e centros de informática nacionais.

Pesquisa NAS-NRC e defesa do computador

No início de 1957, Ledley foi contratado em regime de meio período pela National Academy of Sciences - National Research Council (NAS-NRC) para realizar uma pesquisa nacional sobre o uso atual e potencial do computador em biologia e medicina nos Estados Unidos. Apoiado pelo senador Hubert Humphrey e pelo diretor do NIH James A. Shannon , o NAS-NRC encomendou a pesquisa em um esforço para ajudar médicos e cientistas da vida a superar sua relutância em usar computadores.

Ledley publicou as descobertas de sua pesquisa em um artigo da Science de 6 de novembro de 1959 , "Computadores eletrônicos digitais em ciências biomédicas", no qual ele convocou biólogos para treinar em matemática e engenharia para usar computadores eletrônicos digitais com eficácia. Ele previu que, a longo prazo, "talvez a maior utilização de computadores seja em aplicações biomédicas". Como o artigo anterior da Science em coautoria com Lusted, o novo artigo de Ledley foi amplamente lido - entre seus leitores mais influentes e entusiasmados estava Joshua Lederberg , que passou grande parte da última parte de sua carreira usando computadores para resolver problemas de pesquisa em biologia.

A pesquisa e o artigo de Ledley também moldaram o primeiro grande esforço do National Institutes of Health para incentivar os pesquisadores biomédicos a usar computadores. Esse esforço começou logo após o lançamento soviético do Sputnik em outubro de 1957 - em reação ao Sputnik, o Congresso dos Estados Unidos buscou meios de aumentar a produtividade científica e tecnológica dos Estados Unidos. A partir de 1960, o Congresso alocou cerca de US $ 40 milhões ao NIH com o objetivo de estimular o uso do computador na pesquisa biomédica. As recomendações da pesquisa de Ledley, particularmente sua convocação para que trabalhadores biomédicos treinassem extensivamente em matemática e engenharia, serviram como um guia para o esforço do NIH, que foi realizado pelo Comitê Consultivo sobre Computadores em Pesquisa do NIH (ACCR). O ACCR foi liderado de 1960 a 1964 pelo colaborador de Ledley, Lee Lusted. Durante esses anos, o comitê estabeleceu vários centros importantes de computação biomédica nos Estados Unidos e patrocinou o desenvolvimento do LINC . O sucessor do ACCR, a Seção de Estudos de Computadores em Pesquisa, foi chefiado por Homer Warner, um dos primeiros médicos pesquisadores a empregar as técnicas de Ledley e Lusted em um ambiente clínico.

Fundação Nacional de Pesquisa Biomédica

Estabelecimento e objetivos da NBRF

NBRF "Árvore de Natal" mostrando projetos e periódicos iniciados pela organização até 1991. Na base está o estabelecimento da fundação em 1960. Os ornamentos representam (movendo-se de baixo para cima e da esquerda para a direita): o Atlas da Seqüência de Proteínas and Structure (iniciado em 1965), Computers in Biology and Medicine (periódico fundado em 1969), Pattern Recognition (periódico fundado em 1967), primeira fita de dados de proteínas (1972), ACTA (protótipo construído em 1974), Computer Languages (periódico fundado em 1972) ), primeira fita de dados de ácido nucléico (1979), Computerized Medical Imaging and Graphics (periódico fundado em 1981 - surgiu do periódico Computerized Tomography de 1976 e do periódico Computerized Radiology de 1977 ), CENOG (protótipo construído em 1978), Protein Information Resource ( lançado em 1984), 1990 foi o 30º ano da NBRF.

Após seu trabalho de pesquisa para o NAS-NRC e a publicação de seus artigos e de Lusted na Science , Ledley buscou o apoio do governo federal e da universidade em seus esforços para desenvolver computadores e programas de computador para uso por pesquisadores biomédicos. Com o apoio do NAS-NRC, Ledley fretou em 1960 a National Biomedical Research Foundation (NBRF), uma organização sem fins lucrativos , inicialmente baseada em um prédio de propriedade do NAS-NRC perto de Dupont Circle , Washington, DC

Acreditando que sua carreira como membro do corpo docente universitário acabaria por restringir sua pesquisa, Ledley deixou seu cargo na GWU para se dedicar em tempo integral à administração do NBRF. Ledley lideraria o NBRF até sua aposentadoria em 2010. Os primeiros funcionários incluíam: Louis S. Rotolo (assistente de Ledley na pesquisa NAS-NRC), James B. Wilson (ex-aluno de graduação de Ledley na GWU) e Margaret O. Dayhoff (a químico quântico com um Ph.D. de Columbia e amigo de infância de Ledley de Flushing).

Com base na crença de Ledley de que o uso do computador melhoraria substancialmente a biologia e a medicina, ajudando a matematizar essas áreas, a missão do NBRF era "estimular cientistas de pesquisa biomédica a utilizar computadores, dando o exemplo por meio de sua própria pesquisa e desenvolvimento pioneiros em novas áreas de aplicativos de computador . ” Começando com um orçamento anual de menos de $ 100.000 e meia dúzia de funcionários, o NBRF cresceu e se tornou uma operação multimilionária com mais de 20 funcionários no início dos anos 1980. Inicialmente, a grande maioria do apoio do NBRF veio do NIH, mas em 1980 ele recebeu apoio de uma variedade de fontes federais, universitárias e corporativas, além de gerar receita por meio da publicação de periódicos e da venda de instrumentos eletrônicos, software e patentes.

Em 1970, o NBRF iniciou sua afiliação ao Centro Médico da Universidade de Georgetown . A universidade, que havia alocado espaço para uma instalação de computação biomédica que nunca havia sido construída, fornecia escritórios e laboratórios para o NBRF, enquanto o NBRF serviria como um recurso de computação para a universidade, além de trazer financiamento e prestígio para a universidade por meio suas atividades de pesquisa e desenvolvimento.

Como parte da mudança, Ledley foi nomeado para o corpo docente da Universidade de Georgetown como professor de radiologia, fisiologia e biofísica. O NBRF estava fisicamente localizado em Georgetown de 1970 a 2006. Entre 2006 e 2010, foi baseado em escritórios em Washington, DC e Bethesda, MD.

Em 2011, o NBRF foi reincorporado em Massachusetts e adotou uma nova declaração de missão.

FIDAC e reconhecimento de padrões

Robert Ledley fotografado com a FIDAC em 2007.
Robert Ledley posando com um IBM 360 que foi usado em conjunto com o FIDAC. As folhas de papel no lado esquerdo da fotografia são impressões de micrografias digitalizadas de cromossomos. Pilhas de cartões perfurados da IBM estão presentes perto do braço direito de Ledley.

A primeira área de ênfase do NBRF foi o desenvolvimento de tecnologia de reconhecimento óptico de padrões. Trabalhando com Wilson em 1960 e 1961, Ledley construiu o Dispositivo Automático para Determinação de Antibióticos (ADAD), um dispositivo de medição de luz computadorizado que testava a eficácia de antibióticos medindo a transparência em culturas de placas de Petri. As áreas que eram transparentes eram áreas prováveis ​​onde os antibióticos mataram as populações bacterianas; áreas que eram opacas provavelmente áreas onde a bactéria ainda estava viva. O NBRF vendeu várias unidades ADAD para a Food and Drug Administration e para grandes empresas farmacêuticas.

Com base no sucesso de ADAD, Ledley, Wilson e um recém-chegado ao NBRF, o engenheiro elétrico Thomas Golab, desenvolveu o Film Input to Digital Automatic Computer (FIDAC) em meados da década de 1960. O FIDAC foi projetado para digitalizar uma fotografia em sua memória e, em seguida, enviar essa informação para um computador maior (por exemplo, IBM 360) a fim de reconhecer padrões na imagem digitalizada. Para digitalizar uma fotografia, o FIDAC impõe uma grade de 700 x 500 pontos (de tamanho arbitrário) e mede o nível de luz em cada ponto. Dependendo do nível de luz detectado nele, cada ponto foi atribuído a um número inteiro variando de 0 a 9. O FIDAC pode gerar uma varredura de 350.000 pontos em menos de 0,5 segundos.

Ledley projetou o FIDAC para digitalizar fotomicrografias de cromossomos a fim de automatizar a tarefa trabalhosa de análise de cariótipo , que é usada para detectar condições como a síndrome de Turner e a síndrome de Down . Uma vez programado para distinguir os cromossomos do fundo e, em seguida, para reconhecer anormalidades em uma determinada amostra (por exemplo, a presença de cromossomos extras, cromossomos de formato anormal), o FIDAC poderia realizar em 40 segundos uma análise cromossômica que exigia um especialista técnico de 15 minutos para concluir manualmente.

Além da análise cromossômica, o FIDAC foi adaptado para digitalizar e analisar fotografias de neurônios e esfregaços de Papanicolaou , bem como fotografias de Schlieren . Cerca de uma dúzia de unidades FIDAC foram vendidas durante os anos 1960 e, no início dos anos 1970, havia uma demanda considerável por uma versão menor da máquina. Por fim, o Jet Propulsion Laboratory recebeu uma bolsa do NIH para desenvolver um pequeno instrumento semelhante ao FIDAC para uso em laboratórios e clínicas.

Para facilitar a discussão entre usuários e desenvolvedores do FIDAC, Ledley fundou em 1969 o periódico Pattern Recognition , revisado por pares , o periódico oficial da Pattern Recognition Society. Ledley permaneceu como editor da Pattern Recognition até 2010.

ACTA e tomografia computadorizada (varredura CT / CAT)

Robert Ledley na exposição do tomógrafo ACTA de corpo inteiro no Museu Nacional de História Americana do Smithsonian .

Ledley é mais conhecido por seus esforços na década de 1970 para desenvolver tomografia computadorizada (TC) ou tomógrafos. Este trabalho começou em 1973, quando o NBRF perdeu a maior parte de seu financiamento do NIH devido a cortes no orçamento federal. Durante esse tempo, o NBRF também se envolveu cada vez mais em projetos de computação no campus. Tentando levantar fundos suficientes para cobrir os salários dos funcionários da NBRF, Ledley procurou projetos que a organização poderia empreender para a Universidade de Georgetown. Depois de saber que os médicos pesquisadores de Georgetown estavam frustrados com o custo de US $ 500.000 de um tomógrafo que desejavam comprar da EMI (EMI-Scanner), Ledley prometeu a eles que a NBRF poderia construir uma máquina semelhante por apenas metade do preço. A universidade concordou em dar uma chance a Ledley e, nos meses seguintes, uma equipe liderada por Ledley, Golab, Wilson e Frank Rabbitt trabalhou para desenvolver um protótipo.

Além de reduzir custos, a equipe do NBRF pretendia superar a principal limitação do EMI-Scanner, ou seja, que ele exigia que os raios X fossem feitos através de um tanque de água envolvendo o objeto sendo digitalizado - esta limitação limitava o uso do scanner a apenas cabeças dos pacientes e médicos exigidos para colocar as cabeças dos pacientes em uma bexiga de borracha que se estende em um tanque de água. Com base em sua experiência em imagens médicas e trabalhando com os primeiros projetos de Godfrey Hounsfield para a máquina EMI, bem como os artigos teóricos de Allan McLeod Cormack e William H. Oldendorf , a equipe do NBRF concluiu que a necessidade de usar um tanque de água poderia ser eliminado alterando o algoritmo usado para montar os raios X em uma imagem 3-D. Ao contrário do scanner head-only do EMI, que usava um algoritmo de relaxamento, a máquina NBRF usava um algoritmo de convolução.

Em 1974, após vários meses trabalhando com mecânicos e especialistas em carrocerias de Georgetown em um revendedor Cadillac próximo, a equipe de Ledley concluiu a construção do scanner automático computadorizado transversal axial (ACTA). A máquina tinha 30 tubos fotomultiplicadores como detectores e completava uma varredura em 9 ciclos de translação / rotação, muito mais rápido do que o scanner EMI. Ele usava um minicomputador DEC PDP-11/34 tanto para operar os servomecanismos quanto para adquirir e processar as imagens. Mais importante ainda, o ACTA podia escanear todo o corpo, enquanto o scanner EMI só podia escanear a cabeça.

ACTA teve sucesso imediato em Georgetown. No final do desenvolvimento do protótipo, David C. McCullough, um neurocirurgião pediátrico do Hospital Universitário de Georgetown, usou o ACTA - sem o conhecimento de Ledley - para examinar uma criança que bateu com a cabeça em um acidente de bicicleta. McCullough usou a máquina para detectar sangramento cerebral no menino e as informações precisas sobre a localização do sangramento para planejar e realizar cirurgias que salvam vidas. As notícias deste e de outros casos semelhantes se espalharam rapidamente e Ledley logo enfrentou a demanda mundial por máquinas como o ACTA.

Ledley fundou a Digital Information Science Corporation (DISCO) em 1974, que vendeu os scanners ACTA por US $ 300.000 cada. Em 25 de novembro de 1975, Ledley obteve a patente para o projeto do ACTA. Mais tarde, em 1975, a DISCO vendeu os direitos do ACTA para a Pfizer por $ 1,5 milhão em dinheiro e $ 10 milhões em financiamento garantido para pesquisa (pago em 10 anos) para o NBRF. O ACTA 0100 da Pfizer e seu sucessor, o 200FS, foram vendidos para hospitais em todo o mundo entre 1975 e 1977, mas a Pfizer perdeu o mercado de imagens médicas para a GE Medical e a Technicare , que vendiam scanners de TC de última geração.

Com o uso generalizado de tomógrafos, Ledley ganhou destaque considerável. O protótipo do ACTA foi exibido no Museu Nacional de História Americana do Smithsonian , em Washington, DC. O Smithsonian também criou um arquivo para materiais relacionados ao desenvolvimento do ACTA. Por seu papel no desenvolvimento do ACTA, Ledley foi incluído no National Inventors Hall of Fame em 1990 e recebeu a Medalha Nacional de Tecnologia e Inovação em 1997.

Bioinformática

Paralelamente ao trabalho de Ledley em tecnologia de imagem, sua colega da NBRF, Margaret Oakley Dayhoff, estava desenvolvendo recursos para o estudo da vida no nível molecular. Seu Atlas de Sequência e Estrutura de Proteínas de 1965 buscou fornecer uma coleção abrangente de dados da comunidade científica sobre o sequenciamento de proteínas . Publicado anualmente pela NBRF, primeiro em papel, depois (conforme o volume de informações crescia muito) em fita magnética e, finalmente, em CD-ROM, o Atlas servia como uma câmara de compensação de informações para a crescente comunidade de sequenciadores de proteínas. Em meados da década de 1970, o Atlas havia se tornado o principal repositório de dados de sequência de proteínas e, por fim, serviu de modelo para o Protein Data Bank e o banco de dados de sequência de ácidos nucléicos GenBank , ambos agora importantes recursos para biólogos.

Depois que Dayhoff morreu repentinamente em 1983, Ledley e Winona Barker (que se juntou ao NBRF no final dos anos 1960) assumiram o comando do projeto. Em meados da década de 1980, Ledley e Barker lideraram uma equipe que desenvolveu o Protein Identification Resource (mais tarde chamado de Protein Information Resource ou PIR), uma versão online do Atlas . Os pesquisadores que usam modems ou Tymnet podem acessar o PIR para pesquisar informações de sequência ou adicionar à coleção. A partir de 2012, o PIR continua sendo um recurso importante para biólogos; ele é administrado em conjunto pela University of Delaware e pela Georgetown University, e é um dos principais componentes do UniProt .

Outros projetos de computação NBRF

O NBRF "Bat", um mouse 3-D (à esquerda) usado para interagir com imagens estéreo (à direita).
Robert Ledley operando o CENOG na NBRF por volta de 1980.

De 1979 a 1980, Ledley e Golab desenvolveram o Electro Neuro Ophthalmograph Computadorizado (CENOG). Essa máquina permitiu que os profissionais de saúde analisassem automaticamente a motilidade ocular , um fator importante no diagnóstico de distúrbios neurológicos e oftálmicos. O CENOG gerou considerável atenção da mídia no início dos anos 1980, principalmente porque serviu como uma demonstração da viabilidade do diagnóstico médico automatizado.

Ainda na NBRF, Ledley também desenvolveu trabalhos relacionados ao design de computadores. Em 1970, quando a Lei de Moore ainda era uma ideia relativamente nova, e quando os computadores mais poderosos tinham de 1.000 a 2.000 portas lógicas, Ledley escreveu um artigo intitulado "Realização de um computador de um bilhão de portas" no qual especulou sobre as capacidades de um transistorizado computador que tinha 1.000.000.000 portas lógicas. Ele propôs que tal máquina: 1) não teria um projeto lógico fixo; 2) ser capaz de redesenhar alguns de seus próprios componentes; 3) ser capaz de "autocurar-se". Microprocessadores de bilhões de transistores são comuns em computadores pessoais desde 2010, embora essas máquinas não sejam tão dinâmicas (em termos de estrutura lógica) como Ledley havia previsto.

No final dos anos 1980, Ledley liderou a equipe que desenvolveu o Bat, um mouse tridimensional que permitia aos usuários interagir com objetos no espaço tridimensional (gerado por meio de imagens estéreo).

Revistas científicas

Durante sua longa carreira no NBRF, Ledley atuou como editor de quatro importantes periódicos revisados ​​por pares. Em 1969, ele lançou o Pattern Recognition Journal and Computers in Biology and Medicine . O primeiro se concentra em abordagens computadorizadas para reconhecimento de padrões, enquanto o último publica artigos, algoritmos e descrições técnicas relacionadas ao uso de computadores na biomedicina. Em 1972, Ledley iniciou Linguagens de Computação, Sistemas e Estruturas , cuja missão é publicar “artigos sobre todos os aspectos do projeto, implementação e uso de linguagens de programação, da teoria à prática”. Em 1976, após o sucesso do ACTA, Ledley iniciou a Tomografia Computadorizada , que foi rebatizada de Radiologia Computadorizada em 1977, e posteriormente renomeada para Imagem Médica e Gráfica Computadorizada em 1981. Ela serve como “uma fonte para a troca de informações sobre o uso médico de novos desenvolvimentos em diagnóstico por imagem, intervenção e acompanhamento. ” Ledley atuou como editor de todos os quatro periódicos até sua aposentadoria em 2010. Os periódicos são publicados atualmente pela Elsevier .

Honras, associações e afiliações

Publicações

Notas

Referências

links externos