Как искусственный интеллект помогает медикам и криминалистам, читайте в материале корреспондента агентства «Минск-Новости».
Искусственный интеллект вошел и в сферу медицины. Его технологии используют для диагностики заболеваний, проведения хирургических операций, подбора индивидуальной дозировки лекарств. Недавно мы писали о том, что в Китае открыли первую в мире клинику, где пациентов обслуживают врачи-роботы. Надо отдать должное белорусским ученым, которые не только исследуют возможности искусственного разума, но и внедряют технологии машинного обучения в ежедневную практику врачей. И не только их.
На механико-математическом факультете Белорусского государственного университета с помощью искусственного интеллекта ведется разработка цифровых двойников. Есть и конкретные заказчики — учреждения, работающие в сфере медицины и криминалистики.
Виртуальные клоны
Факультет ведет серьезные исследования на стыке наук. Речь идет о биомеханике. Безусловно, в коллаборации с медиками-практиками. Последние видят и понимают, какие новации необходимы сегодня в здравоохранении, и обращаются к ученым. Примечательно, что к таким научным проектам привлекают не только профессорско-преподавательский состав. В группе разработчиков могут быть студенты, аспиранты, магистранты.
О чем просят медики? Отнюдь не создать какой-то конкретный прибор, который можно потрогать, настроить и использовать на практике, скажем, в операционной. Нужен цифровой клон человека, отдельной системы организма, которая полноценно существовала бы в виртуальной среде.
— С точки зрения технологий искусственного интеллекта сегодня повышен запрос на создание так называемых цифровых двойников: они позволяют проводить любые вычислительные эксперименты, представляющие интерес для медицины, — рассказывает декан механико-математического факультета БГУ Сергей Босяков.
И этот цифровой двойник будет перестраиваться, меняться в зависимости от исходных данных. Например, от физиологических особенностей конкретного пациента, его образа жизни.
Переносят на слух
В РНПЦ оториноларингологии лечат детей с различными врожденными патологиями слуха. Они могут приводить к проблемам с евстахиевой трубой — каналом, связывающим полость среднего уха с носоглоткой. Чтобы человек нормально слышал, давление в этой трубе должно равняться давлению воздуха. Если проходимость воздуха нарушается, слух ухудшается. Медики устраняют причины неисправности евстахиевой трубы. Чтобы юный пациент полноценно воспринимал звуки, могут потребоваться физиологические процедуры, а в более тяжелых случаях — операция по замене барабанной перепонки или установка в ней специальных шунтов.
В БГУ создали цифровой двойник слуховой системы ребенка, благодаря чему можно производить расчеты для последующего четкого планирования операции. Кроме того, искусственный интеллект поможет сформулировать рекомендации по реабилитации маленького пациента. Простыми словами, все эксперименты сначала проводят на виртуальном клоне.
— Если говорим об установке специальных шунтов, наша модель позволяет, во-первых, определить их комбинацию и параметры, во-вторых — спрогнозировать, насколько эффективно они будут работать, — заметил С. Босяков. — У нас неограниченный ресурс по настройке этой модели и условиям ее функционирования.
— Насколько можно доверять такому цифровому двойнику?
— Проводятся тестовые расчеты модели, и они сравниваются с экспериментально известными данными, то есть с тем, с чем на практике сталкивались врачи, — поясняет собеседник.
Благодаря сотрудничеству ученых БГУ и специалистов РНПЦ оториноларингологии под руководством ученого секретаря Елены Малец готовится инструкция Минздрава по использованию шунтов. Речь о том, чтобы применять расчеты могли и другие медучреждения.
Зубная революция
Еще один проект, связанный с математическим моделированием, исследователи из БГУ реализуют совместно с группой ученых Белорусского государственного медицинского университета, возглавляемых ректором Сергеем Рубниковичем и заведующим кафедрой ортопедической стоматологии и ортодонтии с курсом детской стоматологии Арсением Грищенковым. На этот раз искусственный интеллект помогает с установкой… зубных имплантатов.
Предположим, человек теряет зуб, надо ставить протез. По какой технологии и как его фиксировать? А если речь о нескольких имплантатах? Когда пациент после операции жует, его искусственный помощник в челюсти начинает двигаться, возникают вибрации. И сложно предсказать, как пищевая нагрузка скажется на самом протезе.
— Со временем он перестает эффективно функционировать, может начать давить на слизистую, вызывая болевые ощущения и даже некрозы, — поясняет С. Босяков.
После ортопедического лечения пациенту необходимы четкие рекомендации вплоть до того, какую пищу и как прикусывать на конкретный протез, чтобы избежать негативных последствий.
Проблема в протезировании зубов настолько актуальна, что ее решение фактически революция в стоматологии.
— Можно ли в эту виртуальную модель включить индивидуальные пожелания пациента? Например, человек любит есть морковку…
— Конечно. В этом и есть преимущество цифровых двойников. Благодаря им мы говорим о персонифицированной медицине. Пациенту установят такой протез, который выдержит нагрузку с учетом его индивидуальных особенностей и вкусов, жизненных привычек, — ответил С. Босяков.
Под удар
Компьютерное моделирование может быть полезным не только в медицине. Коллектив БГУ сотрудничает с работниками НПЦ Генпрокуратуры и НПЦ Государственного комитета судебных экспертиз Республики Беларусь.
Довольно часто у жертв падений, дорожно-транспортных происшествий, нападений с применением бит и прутьев наблюдаются переломы черепа. В последнем случае по тому, как выглядит деформированная кость, можно определить, относится ли предмет, которым произвели удар, к оружию колющего и дробящего воздействия. Безусловно, без математического моделирования не обойтись: вот теоретически травма нанесена — теперь предстоит выяснить, каким предметом.
— Модель позволяет выявить тип оружия, то, с какой силой и под каким углом нанесли удар, другие важные количественные показатели. Все это, конечно, помогает улучшить раскрываемость преступлений, — объясняет С. Босяков и приводит пример: — В область височной кости, как это ни странно, приходятся наименее опасные удары. Самое неблагоприятное место — затылок. Удар в эту область чаще всего провоцирует серьезные последствия для человека.
Фото предоставлено БГУ и из интернета