Доктор ИИ, или Как скоро информационные технологии начнут лечить пациентов

IT всё 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 отстаёт. 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 приведёт к тому, что уже в 2029 году ИИ станет спутником жизни, без которого будет невозможно обойтись.

О будущем информационных технологий в медицине побеседовали с экспертами Объединенного института проблем информатики (ОИПИ) НАН Беларуси и поинтересовалась: "Возможно ли, что в перспективе на приём придется записываться к ИИ?" Спойлер: скорее нет, чем да.

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 трёхмерных 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, причём 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 учёный-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 упрощённо 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 идёт о тексте, способах перевода речи в текст, текста в речь и с одного языка на другой. Всё 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".

В Объединённом 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, доведённых 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.

Ещё одно крайне актуальное и очень важное направление медицины, где белорусские учёные 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 учёные 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 учёных 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, учёными-биологами и химиками, в частности с сотрудниками Института биоорганической химии.

А теперь самое интересное - визит в лаборатории!

Понятие "искусственный интеллект" появилось даже позже, нежели образовалась лаборатория анализа биомедицинских изображений Объединённого института проблем информатики. Её нынешний руководитель Эдуард Снежко в особой значимости проводимой коллективом работы не сомневается ни капли. Учёный 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 учёные 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.

С первых попыток постановки искусственного интеллекта на службу медицинским целям белорусские учёные не отставали от мирового опыта. Необоснованно вместе с тем считать, что подобными задачами задались исключительно отечественные специалисты. Напротив, учёные из Европейского союза, Соединённых Штатов и Поднебесной давно и усиленно трудятся по данному направлению, однако приятно осознавать, что белорусские коллеги им не уступают. Поскольку ОИПИ - это всё же научная организация, а не софтверная компания (компания, выпускающая программы.), 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. Учёные 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 молодёжи, у которой всегда неординарный взгляд на проблему и её 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 ещё 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 Объединённого института проблем информатики Василий Ковалёв 17 лет назад выступил инициатором создания лаборатории анализа биомедицинских изображений и долгие годы её возглавлял. Сейчас в силу возраста с учёного сняли административные обязанности и дали возможность посвятить себя науке и воспитанию подрастающей смены. Опытный исследователь подчёркивает, 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 партнёр - Китай, большой энтузиаст. Несмотря на то, что это страна с древнейшей культурой, у неё 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".

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".

Приведёт ли это к тому, что, возможно, уже в самой ближайшей перспективе с простудой придется записываться на приём к доктору ИИ? Белорусские учёные 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

БЕЛТА, 25 ноября 2024