«Продлить время, чтобы побыть рядом». Как белгородский аспирант создаёт виртуального ассистента рентгенолога
«Люди в городе. Люди в Белгороде» — это авторский проект Ксении Ивановой. Журналистка берёт интервью у белгородцев, которые проявляют себя в искусстве, науке, образовании, бизнесе, управлении и других сферах. Она хочет показать, как человек живёт своим делом, которое приносит ему доход и даёт возможность самореализации, и при этом получает удовольствие от процесса достижения целей и их результата. Она уже погрузилась в мир фотоискусства, познакомившись поближе с фотографом Тимофеем Колесниковым, и поговорила о музыке с уличным баянистом Евгением Мартишиным. Теперь пришло время для третьего героя её авторского проекта. Этот герой далёк от художественного творчества, потому что он человек науки, но он тоже работает над созданием продукта, который способен удивить окружающих: Георгий Набока разбирается, как искусственный интеллект можно сегодня использовать в рентгенологических исследованиях.
Георгий Набока родился в 1997 году. Он окончил бакалавриат по направлению «Информационные системы и технологии» в 2019 году, через два года поступил в аспирантуру и теперь планирует защитить диссертацию о применении искусственного интеллекта в медицине. Молодой человек работает по своему профилю в различных бюджетных организациях с 2020 года.
— Тема моей научной работы сложна для восприятия — «Методы и алгоритмы разработки систем искусственного интеллекта для цифровой медицины в области рентгенологических исследований». Не совсем просто и понятно, но как есть! (улыбается), — начинает свой рассказ Георгий.
— Георгий, пока это звучит очень замудрённо, получится объяснить проще?
— Если простыми словами, то я создаю такую систему, которая с помощью искусственного интеллекта будет распознавать и анализировать рентгеновские снимки и выявлять на ранних стадиях различные заболевания.
А теперь более подробно. Так получилось, что развитие науки сделало нам сложную ремарку, которую нужно прочитать в контексте происходящего. В моём случае эта ремарка — лучевая диагностика, которая является и способом выявления заболевания на современном этапе развития медицины, и заодно моим объектом исследования. Но лучевая диагностика таит в себе именно контекст, про который я говорил, — она является так называемым интегральным методом исследования. Как это понять?
Представьте тело как наложение тканей друг на друга. Попробуйте посмотреть в своём сознании будто в срезе на тело человека. Так вот, поскольку эти тканевые наложения смотрят через рентгеновские лучи, то на выходе их многослойность немного «тормозит», скажем так, постановку точного и правильного диагноза. Врачам в этом порой сложно разобраться.
Безусловно, можно и дальше мучить пациента дополнительными исследованиями, увеличивая на него нагрузку, можно делать более дорогостоящие исследования, особенно если у пациента есть деньги и время, но всё это дополнительный стресс и затраты.
Что предлагаю я в своей исследовательской работе? Использовать искусственный интеллект в анализе изображений рентгеновских снимков, потому что это, по-моему мнению, поможет специалистам точнее выявлять заболевания и ставить диагноз.
— Георгий, действительно, пульс современного мира — масть искусственного интеллекта. Без него уже никуда не шагнёшь. Но отвлечёмся из технического познания в онтологическое. Что Вас побудило искать истину в сфере выявления на ранних стадиях различных заболеваний? Это личное событие или понимание глобальных проблем общества?
— Всё решила судьба. В тот период, когда я выбирал тему для диссертации, у моего дедушки диагностировали рак лёгких, а ещё через два года он умер. Довольно короткий срок. Это событие сильнейшим образом повлияло на меня как на личность с разных сторон. Я стал анализировать и пришёл к простому выводу, очевидному для каждого здравомыслящего субъекта, — выявление заболеваний на ранних стадиях поможет нашей медицине подбирать более качественное лечение на более ранних сроках.
Но самая главная идея, которая была в моей голове, — это продлит время нам всем, чтобы побыть рядом с любимыми и дорогими людьми, а заодно и поможет спасти им жизнь.
Самые простые вещи всегда самые сложные в исполнении — осталось только увидеть форму, в которой я бы хотел претворить в жизнь свою идею. В итоге всё вылилось в диссертацию. До сих пор, спустя почти три года обучения в аспирантуре, я верю, что моя работа поможет приблизить озвученную цель хотя бы на шаг.
— Георгий, как я понимаю, ваша система создаётся на языке программирования. Языков программирования много, расскажите о том, который используете вы. Как он называется и чем он Вас привлёк?
— Тут, как говорится, «дело вкуса». Боюсь, что буду не очень понятен обычным людям, но поясню это так: кому-то ближе машинный язык С++, кому-то нравится объектно-ориентированный Java. Я исходил из того, что мне нужно работать с новыми подходами в данной сфере, а значит, нужны инструменты, которые имеют простой синтаксис и большую базу библиотек для нейронных сетей. Я выбрал Python, который содержит в себе перечисленные критерии, важные для специалиста.
— Георгий, в любой профессии есть свои проблемы, в том числе с кадрами. Подскажите, у нас в городе хватает специалистов в сфере языков программирования? К этому вопросу меня подвело то, что рынок вакансий в Белгороде пестрит нехваткой программистов языков Java, Python...
— У нас в городе много кого не хватает, Ксения. Технологии развиваются, компетенции необходимые для работы растут, поэтому нужно постоянно совершенствоваться и обучаться. ИТ-сфера подразумевает, что нужно постоянно учиться, чтобы повышать свои знания и развивать умения. Это на самом деле сложно — быть постоянно в обучении и развитии. Поэтому нехватка кадров — абсолютно естественное и неизбежное явление, подстёгнутое многими факторами: спросом на специалистов, зарплатой, условиями труда и прочими причинами.
— Говорят, что в России завышенные требования к программистам. Это так?
— Это связано с обилием вакансий. Работодатель ищет сотрудников, готовых постоянно учиться, развиваться. Ключевое слово — постоянно. В погоне за технологиями мы — программисты — должны соответствовать, как вы понимаете, этим ожиданиям. Ещё сказывается то, что со времён, когда произошёл «бум» в сфере программирования и когда брали всех подряд, именно квалифицированных кадров пришло мало. Прошло достаточно много времени, чтобы люди сами начали изучать эту профессию, благо сервисов и инструментов для этого достаточно. Конкуренция естественно выросла, выросли и требования вместе с этой конкуренцией. Я вижу это так.
— Вы соединили в своём исследовании здравоохранение и ИТ-технологии. Ваша разработка может быть полезна для специалистов в малых городах или сёлах?
— Как вы понимаете, возможность сделать рентгеновский снимок существует и в сельской местности, и в маленьких городах и, конечно, в больших. В моём случае исследования достаточно иметь скоростной интернет и рентгеновский аппарат, чтобы загружать в специальный сервис рентгеновские снимки для дальнейшего обучения искусственного интеллекта.
— Вы уже представляете, как будет реализован ваш проект? Давайте представим: всё, вы защитились, более того, представим, что вам даже выделили деньги на проект. Какие ваши действия дальше?
— Пока этот путь только у меня в голове, но я уже представляю его и в деле. Моя разработка способна анализировать и распознавать рентгеновские снимки независимо от того, где они были сделаны. Для полноценного обучения нужны реальные снимки с реальными заболеваниями на всех стадиях развития недуга. Чтобы научить программу распознавать начало болезни, понадобится огромное количество таких снимков для обучения.
Параллельно с этим нужно будет привлекать врачей-рентгенологов, чтобы корректировать получаемый опыт искусственного интеллекта для повышения его эффективности.
В моих планах создать сервис, который будет сотрудничать с нашими больницами, клиниками и лабораториями, куда будут направляться снимки с проведённых исследований для дальнейшей обработки. Там ИИ будет давать свой прогноз, а специалисты из медучреждений будут пробовать давать оценку его анализу. На основе этого ИИ будет сформированное понимание, что на начальных этапах [заболевания] приводило к тем или иным последствиям.
Параллельно с этим можно давать свой прогноз текущим заболеваниям, чтобы отслеживать тенденцию качественного анализа. По истечении нескольких лет можно будет увидеть результат прогнозируемых заболеваний, как эти прогнозы сбылись и что на это повлияло. В будущем это облегчит и улучшит работу специалистов в лечении пациентов.
— Разработка программы по здравоохранению и игры на смартфоне имеют принципиальные отличия? Или это похожий синтаксис, в котором лишь варьируется форма слова?
— Мы можем обсудить технические детали того, почему эти процессы отличаются. 3D-движки, физика элементарных частиц — в игру вступает множество разных вещей. Но к множеству различных форм программного обеспечения предъявляются определённые требования.
Программное обеспечение для моделирования должно выполнять во многом одно и то же. У каждого значимого программного обеспечения есть какая-то специализированная библиотека, которую оно должно использовать.
Программное обеспечение с одной из своих сторон реализации предназначено для удовлетворения потребностей бизнеса. Вам нужна система инвентаризации? Вы её получаете. Вы можете определить, с какими типами предметов вам придётся обращаться. Вы можете определить, что вы хотите для своего производственного графика. Вы можете делать всё это. Или, если вам нужно банковское программное обеспечение, вы можете определить, что вы хотите с ним делать. Всё это наши бизнес-потребности.
В играх бизнес-потребность — это «удовольствие». Попробуйте написать техническую спецификацию для «удовольствия». Это, по моему скромному мнению, именно то, что отличает игры от обычного программного обеспечения. Вы не можете сказать: «Отлично! Теперь это программное обеспечение полнофункционально в соответствии с запросами клиентов!», потому что всё, что они хотят делать, — это получать удовольствие.
При этом вам не нужна 3D-графика и экстравагантная физика, чтобы что-то было увлекательный. Почему люди до сих пор играют в тетрис? Его физика состоит из «перемещать блок вниз», «не позволять блоку выходить за пределы» и «останавливать блок, когда он на что-то натыкается», и хотя за прошедшие годы было выпущено множество версий, некоторые с более причудливой графикой, чем другие, но суть в том, что это весело!
— Если бы Вам сказали: «Мы заплатим тебе 10 миллионов за разработку любой развлекательной игры на языке Python», что бы Вы придумали?
— Я бы выбрал С++ для этого вместо Python, всё-таки он лучше подходит под создание игр, а создал бы я что-то наподобие волшебных шахмат из «Гарри Поттера» с анимацией передвижения по полю, «съеданию» шахмат и всякими прочими штуками. Может, такое уже и есть, но мне самому было бы интересно создать что-то подобное.
— Вернёмся к теме вашего исследования. Врач при постановке диагноза может ошибиться. Программа тоже может ошибиться? Или это невозможное предположение, и в программе нет факторов риска её механического мнения?
— Учитывая то, что принцип работы ИИ заключён в его обучении, ему нужно обучаться [на конкретных материалах врачебной практики]. Поэтому можно говорить о существовании вероятности, что в нашем случае оценка ИИ рентгеновских снимков может всё же иметь погрешность. Поэтому как и врачебное мнение, так и «мнение» ИИ тоже может быть ошибочным. По этой причине я рассматриваю и исследую возможность создания симбиоза врачебной оценки и оценки рентгеновских снимков ИИ для того, чтобы минимизировать вероятность появления этих совместных ошибок в выявлении заболевания.
Фото в публикации из личного архива Георгия