Inteligencja w medycynie

Sztuczna inteligencja kojarzy się z filmami science fiction i zagrożeniem. Dzisiaj jednak nie ma algorytmów, które nam zagrażają, ale jest coraz więcej takich, które pomogą lekarzom ratować nasze zdrowie i życie.

Historia rozwoju naszej cywilizacji mogłaby zostać napisana przez wynalazki, które ułatwiały nam życie. Koło, pług, dźwig, samochód, komputer… wszystko to ma nam pomagać, wszystko to w czymś jest od nas lepsze i zostało stworzone w konkretnym celu. Pomiędzy nami – twórcami – a każdym z tych wynalazków, które tworzymy od tysięcy lat, jest jednak taka sama relacja. My jesteśmy panami, a to, co budujemy, ma karnie wykonywać czynności, do których zostało zaprojektowane. Jakiekolwiek odstępstwa od zakresu wykonywanych obowiązków może być postrzegane jako objaw awarii. Jeżeli lodówka zamiast chłodzić, zaczyna grzać, wzywamy serwis albo kupujemy nową. Od tej zasady nie odstaje nawet komputer. Owszem, jest urządzeniem dość skomplikowanym, ale w gruncie rzeczy robi tylko to, co zostało mu zadane przez programistę. Ten musi krok po kroku opisać wszystko, co komputer ma wykonywać. Jeżeli nie przewidzi jakiegoś szczegółu, jeżeli źle opisze kroki procesora, komputer przestaje poprawnie działać. Pozostaje serwis albo wymiana oprogramowania. Sztuczna inteligencja rządzi się jednak innymi prawami. Pomiędzy nią a nami nie ma relacji pan–sługa. Tę relację w pewnym sensie można określić jako partnerską. I to może wzbudzać lęk albo nieufność. Nigdy wcześniej nie tworzyliśmy technologii, które w taki sposób jak sztuczna inteligencja mogą nas wspierać.

Czym ona jest? To dość trudne pytanie, bo brak jednej definicji. Sztuczna inteligencja to programy, które potrafią analizować duże zbiory danych i wyciągać wnioski. Potrafią się uczyć. Czy są – jak wskazywałaby nazwa – inteligentne? To zależy od tego, jak definiujemy inteligencję. A z nią jest podobnie jak z czasem. Każdy wie, co oznacza, ale gdy trzeba głośno wypowiedzieć definicję, słowa grzęzną nam w gardle. Sprawy nie ułatwia fakt, że specjaliści definiują u człowieka wiele rodzajów inteligencji. Czy ta sztuczna jest nimi wszystkimi naraz, czy odpowiada tylko niektórym z nich? Dzisiaj nie ma jednoznacznej odpowiedzi na te pytania. Pozostawiając więc dyskusje, czy inteligencja człowieka i maszyny to ta sama inteligencja, wystarczy powiedzieć, że sztuczna inteligencja jest nową rodziną programów, które pisane są według innych zasad niż tradycyjne programy komputerowe.

Wsparcie dla lekarza

Na czym te nowe zasady polegają? W tradycyjnych programach, jak wspomniałem, wszystko, co komputer ma wykonać, musi być przewidziane przez programistę. Każdy komputer to bardzo szybkie i sprawne liczydło, które jak błyskawica przebiega po linijkach kodu i krok po kroku wykonuje polecenia. W algorytmach (sztucznie) inteligentnych twórca określa jak gdyby ramy, ściany, w obrębie których program się porusza. Ale nie definiuje tych ruchów. Czasami tę nieco abstrakcyjną sytuację przedstawia się przez analogię do czarnego pudełka, do którego wrzucamy dane. Nie wiemy, co dzieje się w środku, ale jeżeli danych będzie odpowiednio dużo, a ich jakość będzie odpowiednio wysoka, otrzymamy wiarygodne odpowiedzi na zadane pytania. Być może ta analogia także jest nieco abstrakcyjna, więc najlepiej chyba pokazać konkretne przykłady. Tych jest bardzo dużo, ale tu podzielę się tymi ze świata medycyny. Sztuczna inteligencja już ma, a w przyszłości będzie miała ogromny wpływ na nasze życie, ale obszarem, w którym ta zmiana będzie może najbardziej widoczna, jest właśnie medycyna i ochrona zdrowia. Inżynierowie z Google’e i naukowcy North- western Medicine stworzyli algorytm, który następnie nauczyli rozpoznawania guzów nowotworowych płuc. Uczenie polegało na dokładnym wprowadzaniu do pamięci komputera obrazów płuc z opisanymi zmianami nowotworowymi. Na ich podstawie algorytm uczył się, jak te zmiany wyglądają. Po jakimś czasie potrafił już je rozpoznawać. A po kolejnym treningu wyciągnął wnioski ze zgromadzonych informacji, w efekcie czego znalazł sposób na diagnozowanie przypadków na tak wczesnym etapie rozwoju nowotworu, że był w stanie wskazać osoby, które nie miały jeszcze wyraźnych zmian w płucach. Nie do końca wiadomo, jakie procesy we wspomnianym czarnym pudełku przebiegały, ale wiadomo, że sztuczna inteligencja z rozpoznawaniem zmian nowotworowych na zdjęciach zaczęła sobie radzić lepiej niż nawet najbardziej doświadczeni radiolodzy (przynajmniej tak wynika ze statystyk opublikowanych w artykule w „Nature Medicine”). To zresztą przykład jeden z wielu. W University College London Hospital stworzono algorytm, który doskonale radzi sobie z diagnostyką raka szyjki macicy, z kolei konsorcjum BioMind wyszkolilo program tak, że ten diagnozował niektóre choroby neurologiczne z o 20 proc. wyższą skutecznością niż lekarze. W Stanford University w USA w ciągu dwóch miesięcy nauczono sztuczną inteligencję rozpoznawania 14 chorób nowotworowych na podstawie m.in. zdjęć RTG.

Poszukuje leków

Ostatnie ze wspomnianych osiągnięć było możliwe, bo algorytm uczył się na podstawie 120 tysięcy dokładnie opisanych zdjęć. Te musieli rozpoznać lekarze. To pokazuje zresztą, że obawa, iż sztuczna inteligencja ich zastąpi, jest nieuzasadniona. Algorytmy będą wsparciem dla lekarzy, ale ich nie zastąpią. Bo tak jak ludzie muszą przejść etap treningu i nauki. Bez niego nawet najlepszy algorytm nic nie potrafi.

Szeroko pojęta medycyna będzie ze sztucznej inteligencji czerpała pełnymi garściami. W Polsce powstał algorytm, który potrafi rozpoznawać emocje na twarzach ludzi. Powstała dzięki niemu aplikacja, która wspiera osoby niewidome. Zainstalowana na zwykłym telefonie komórkowym informuje dźwiękami, jakie emocje goszczą na twarzy rozmówcy niewidomego. Dzięki temu te niezwykle istotne z punktu widzenia komunikacji międzyludzkiej informacje, które człowiek widzący rejestruje podświadomie, osoba niewidoma po prostu słyszy. Facing Emotions potrafi rozpoznać (usłyszeć) takie emocje jak zdziwienie, smutek, złość, strach, niesmak, pogardę i radość.

W zasadzie każdy z podanych wyżej przykładów opisywał ten sam mechanizm. Duże ilości informacji, duże zbiory danych są dla naszego mózgu trudne do analizy. Wyciąganie z nich wniosków, szukanie w nich prawidłowości to nie jest coś, w czym jesteśmy mistrzami. Pomaga nam w tym matematyka, statystyka, ale dużo lepiej radzą sobie z takimi wyzwaniami specjalne algorytmy, których nie trzeba programować krok po kroku. W MIT w USA stworzono algorytm, który pokazuje, przed jak ogromną zmianą stoimy. Algorytm został nauczony poszukiwania antybiotyków. W pierwszym kroku został on przeszkolony na przykładzie 6 tys. dobrze opisanych molekuł z bazy Broad Institute. Z tej nauki wyciągnął jakieś wnioski (nie wiemy jakie), które następnie pozwoliły mu poszukiwać cząsteczek, które mogą pomóc w stworzeniu nowych antybiotyków. Te są coraz pilniej poszukiwane, bo liczba szczepów bakteryjnych, które są oporne na antybiotyki, rośnie w zastraszającym tempie. Algorytm z tym zadaniem poradził sobie bardzo szybko. W ogromnej bazie molekuł, cząsteczek chemicznych opisanych, ale nie przebadanych, program znalazł molekułę, która, jak się okazało, ma silne działanie antybiotyczne. Halicyna (tak ją nazwano) została już przebadana na myszach i w ciągu 24 godzin poradziła sobie z kilkoma opornymi na antybiotyki bakteriami. Co bardzo ważne, bakterie nie nabierały na nią oporności. W drugim kroku przed algorytmem otworzono drzwi do bazy ZINC15, w której znajduje się 1,5 mld różnego rodzaju cząsteczek chemicznych. Dla próby z tej ogromnej liczby wyselekcjonowano 100 mln cząsteczek do analizy. Tylko trzech dób potrzebował program komputerowy, by przeanalizować ich przydatność dla farmacji. Ze 100 mln cząsteczek wyselekcjonował 23 molekuły, które następnie zostały przebadane przez specjalistów. Osiem z nich to nieznane antybiotyki, dwa to związki silnie bakteriobójcze. Pomijając kwestię kosmicznych kosztów, nie ma sposobu, by w laboratorium, metodą prób i błędów, przebadać 100 mln cząsteczek chemicznych. Sztuczna inteligencja poradziła sobie z tym w trzy doby. •

«« | « | 1 | » | »»

aktualna ocena |   |
głosujących |   |
Pobieranie.. Ocena | bardzo słabe | słabe | średnie | dobre | super |

Wiara_wesprzyj_750x300_2019.jpg