Доктор ИИ, или Как скоро информационные технологии начнут лечить пациентов

IT-технологии все чаще становятся на службу человеку, облегчая и делая более эффективной его жизнь и работу. Это общемировая практика, и Беларусь, как отметил первый заместитель председателя ГКНТ Денис Коржицкий, от трендов не отстает. В проекте Национальной стратегии устойчивого развития до 2040 года акцент сделан как раз на широком внедрении технологий искусственного интеллекта (ИИ) едва ли не во всех сферах: в здравоохранении, образовании, промышленности, энергетике, транспорте, сельском хозяйстве, туризме, жилищно-коммунальном хозяйстве, торговле, культуре и даже в сфере финансового рынка. Это приведет к тому, что уже в 2029 году ИИ станет спутником жизни, без которого будет невозможно обойтись. О будущем информационных технологий в медицине корреспондент БЕЛТА побеседовала с экспертами Объединенного института проблем информатики (ОИПИ) НАН Беларуси и поинтересовалась: "Возможно ли, что в перспективе на прием придется записываться к ИИ?" Спойлер: скорее нет, чем да.

Об этом прежде говорили только в антиутопиях: нейросети научились создавать другие нейросети и обучать их

В декабре в Стокгольме наградят лауреатов Нобелевской премии по химии Дэвида Бейкера, Демиса Хассабиса и Джона Джампера, совершивших своими разработками переворот в биологии, фармакологии и медицине. Заведующий лабораторией математической кибернетики ОИПИ, член-корреспондент Национальной академии наук Александр Тузиков объясняет причину успеха: нобелевские лауреаты решили одну из самых сложных научных задач, связанную с построением трехмерных структур белков.

"Белки - основные строители организма, имеющие, однако, крайне сложную структуру. Сложность работы с ними как раз в "разгадке" белка. Нобелевские лауреаты научили нейросети предсказывать их структуру по линейной последовательности, причем с высокой точностью, что позволит впоследствии создавать абсолютно персонифицированные лекарства для каждого человека в отдельности, в том числе для борьбы, например, с генетическими заболеваниями. Это станет колоссальным прорывом", - не сомневается белорусский ученый-информатик.
Открытие нобелевских лауреатов по физике 2024 года тоже касается технологий искусственного интеллекта и, что особенно важно в контексте нашей темы, с медициной. Как оказалось, изобретения Джона Хопфилда и Джеффри Хинтона обеспечили возможность машинного обучения нейросетей, которые применяются в том числе при анализе медицинских изображений. Как упрощенно пояснил заведующий лабораторией математической кибернетики, открытия ученых сделали нейросети способными решать чрезвычайно сложные задачи. Разве в конечном итоге это не может привести к появлению систем, даже более интеллектуальных, чем человек? На этот вопрос Хопфилд с Хинтоном ответ не дают, затрудняется ответить и Александр Тузиков.

"В нашей стране технологии искусственного интеллекта наиболее бурное развитие получили в сферах, где нужно обрабатывать хорошо структурированную информацию. В первую очередь речь идет о тексте, способах перевода речи в текст, текста в речь и с одного языка на другой. Все это уже научились делать, но, что даже более значимо, разработанные системы обладают способностью анализировать информацию. Анализ накопленной информации - с этим ИИ уже справляется довольно успешно. В нашем институте также функционирует лаборатория, занимающаяся речевыми технологиями, - рассказал ученый-информатик. - Следующее очень важное направление работы в институте с ИИ - анализ изображений, используемых в разных сферах деятельности: от ведения соцсетей до промышленных снимков микросхем, медицинских изображений и спутниковых изображений дистанционного зондирования Земли".

От диагностики до создания лекарств

В Объединенном институте проблем информатики несколько подразделений занимаются обработкой медицинской информации. Чаще всего работа ученых направлена на улучшение диагностики, основанной на анализе рентгеновских изображений, изображений компьютерной томографии, ультразвуковых и гистологических изображений. Александр Тузиков, как специалист, курирующий данное направление исследований, подчеркивает: создан ряд достойных разработок, доведенных до уровня промышленных образцов, а потому дело стало за тем, чтобы интегрировать их в системы здравоохранения.
"Институт занимается в том числе созданием медицинских информационных систем, направленных на поддержку информационных процессов в медучреждении. Они используются в больницах, поликлиниках. Почему бы не внедрить в их работу диагностику, например, рентгеновских изображений с помощью ИИ, что значительно облегчит и ускорит труд врачей?" - задается вопросом заведующий лабораторией математической кибернетики ОИПИ.
Еще одно крайне актуальное и очень важное направление медицины, где белорусские ученые нашли применение искусственному интеллекту, - фармакология. Кто бы мог подумать еще несколько лет назад, что информатики будут создавать лекарства? А вместе с тем сегодня это в числе наиболее перспективных векторов развития компьютерных наук. Александр Тузиков объяснил, что ученые ОИПИ проводят поиск и генерацию новых химических соединений, обладающих заданными необходимыми свойствами для лечения всевозможных заболеваний. Безусловно, это лишь один из этапов весьма длительного и дорогостоящего процесса появления нового лекарственного средства, однако факт того, что за него сегодня ответственен уже не только человек, а и искусственный интеллект является определенным достижением отечественных ученых информатики.

"На данном этапе мы уже используем эту технологию для поиска перспективных соединений для разработки лекарств против коронавируса, вируса иммунодефицита, туберкулеза и некоторых онкологических мишеней", - добавил член-корреспондент Национальной академии наук.

Рассказывая о своих успехах, информатики признаются, что в их достижениях они были не одиноки. Высокие результаты стали возможны благодаря тесной кооперации с медиками, учеными-биологами и химиками, в частности с сотрудниками Института биоорганической химии.

А теперь самое интересное - визит в лаборатории!

"Подобные исследования мы проводили еще до всеобщего хайпа на ИИ"

Понятие "искусственный интеллект" появилось даже позже, нежели образовалась лаборатория анализа биомедицинских изображений Объединенного института проблем информатики. Ее нынешний руководитель Эдуард Снежко в особой значимости проводимой коллективом работы не сомневается ни капли. Ученый объясняет: исследования информатиков помогают устранить различия в опыте, возрасте и уровне образования врача-диагноста, ускоряя постановку диагноза и делая его более точным.
"Ежедневно практикующий врач анализирует огромное количество медицинских изображений, например рентгеновских снимков или изображений компьютерной томографии. Этот процесс довольно сложный и зависит от многих факторов. Во-первых, от физического состояния доктора, его опыта работы с пациентами, степени профессионализма и даже настроения. Во-вторых, от пациентов, поскольку больной из Беларуси или Германии совсем не такой же, как пациент из Китая или стран Африки, - это люди с разным медицинским прошлым. Соответственно, если медик прежде не работал с такими пациентами, возрастает вероятность допустить ошибку, - комментирует заведующий лабораторией анализа биомедицинских изображений. - Наши исследования, основанные на создании информационных систем, способных анализировать огромные массивы медицинских данных, позволяют снизить риск неверных диагнозов".
Запрос на появление исследований такого рода обозначили сами медики, а потому всячески способствовали использованию наработок информатиков на практике. Ряд отечественных учреждений здравоохранения, по словам Эдуарда Снежко, уже внедрили подобные системы, и сейчас ученые стараются сделать их доступными как можно большему количеству профильных специалистов. В планах внедрить эти технологии во все медицинские информационные системы, чтобы, не меняя распорядок работы врачей, сделать для них возможным использование ИИ нажатием нескольких кнопок.

Вровень со специалистами из Европы, Китая и Штатов

С первых попыток постановки искусственного интеллекта на службу медицинским целям белорусские ученые не отставали от мирового опыта. Необоснованно вместе с тем считать, что подобными задачами задались исключительно отечественные специалисты. Напротив, ученые из Европейского союза, Соединенных Штатов и Поднебесной давно и усиленно трудятся по данному направлению, однако приятно осознавать, что белорусские коллеги им не уступают. Поскольку ОИПИ - это все же научная организация, а не софтверная компания (компания, выпускающая программы. - Прим. БЕЛТА), работу специалистов оценивают по количеству и качеству научных публикаций. И они, как заверил руководитель лаборатории анализа биомедицинских изображений, неизменно хорошо рецензируются в респектабельных профессиональных журналах. Более того, проводятся специальные соревнования, по результатам которых белорусские информатики нередко оказываются с призами.

"Заказчики могут быть со всего мира. Они обозначают задачу, допустим, автоматизировать какую-либо медицинскую операцию. Ученые с помощью любых доступных им методов делают это. Организаторы оценивают результаты и составляют рейтинг. Участвуют тысячи команд из достойных научных центров по всему миру, неизменно много молодежи, у которой всегда неординарный взгляд на проблему и ее решение, - помог вникнуть в суть Эдуард Снежко. - Наша лаборатория в таких турнирах участвовала не раз, мы часто входили в топ-10 из 200 финалистов, а на начальном этапе участников было еще больше. Эти результаты крайне важны для нас, ведь мы занимаемся практико-ориентированной наукой, которая имеет реальный выход и помогает в обычной жизни, как в случае с медицинскими наработками".
Ведущий научный сотрудник Объединенного института проблем информатики Василий Ковалев 17 лет назад выступил инициатором создания лаборатории анализа биомедицинских изображений и долгие годы ее возглавлял. Сейчас в силу возраста с ученого сняли административные обязанности и дали возможность посвятить себя науке и воспитанию подрастающей смены. Опытный исследователь подчеркивает, что внедрению любой научной разработки в жизнь предшествует длительный этап сертификации, включающий множество нюансов. Особенно это актуально в случае медицинских разработок, напрямую сказывающихся на здоровье человека, а потому информатики не могут обойтись без консультаций медиков и зарубежных коллег.

"Мы установили научные контакты с коллегами из Германии, Великобритании, Норвегии, Франции, Нидерландов. Сегодня наш основной партнер - Китай, большой энтузиаст. Несмотря на то, что это страна с древнейшей культурой, у нее невероятно современный взгляд на развитие научной мысли, - подметил кандидат технических наук. - В развитии информационных технологий Китай оптимистичен и динамичен, даже агрессивен. Инновационного мышления там хоть отбавляй, но, что очень важно, инвестиционные вливания китайцев в эту сферу просто грандиозны".

Мировой тренд на искусственный интеллект

Искусственный интеллект постепенно становится обязательным и привычным элементом нашей жизни. Система "умный дом", вызов такси и доставка еды с помощью браузеров, управление энергосистемами, городской средой, транспортными потоками - со всем этим успешно справляется искусственный интеллект. По разным экспертным прогнозам, оценивающим развитие информационных технологий, уже к 2030 году белорусы не смогут обходиться без ИИ.

"На данный момент даже сам термин "информационные технологии" во многом изжил себя. Классическая информационная технология представляла собой ответ, получение информации на какой-либо запрос. Сегодня дела обстоят иначе, - объяснил первый заместитель председателя Государственного комитета по науке и технологиям Денис Коржицкий. - Самые передовые информационные технологии в ответ на информационный запрос вызывают для нас такси или предоставляют управление, допустим, системами покупок. Это уже операционная технология, обеспечивающая связь с внешним миром и управление им, представляющая качественно иной этап развития IT-технологий".
Приведет ли это к тому, что, возможно, уже в самой ближайшей перспективе с простудой придется записываться на прием к доктору ИИ? Белорусские ученые довольно категоричны в оценках, отрицая такую возможность, однако не исключают, что это один из вероятных путей развития информационных технологий, правда, не такой скорый.

Вера ВАСИЛЕВСКАЯ,
фото ОИПИ и из архива БЕЛТА
БЕЛТА.-0-