Донской государственный технический университет (Участник НАУРР) внедряет нейросетевые технологии в борьбу с заболеваниями

В ДГТУ проводятся исследования и разработки с применением искусственного интеллекта для анализа нейробиологических данных. Группа ученых во главе с главным научным сотрудником лаборатории «Медицинские цифровые изображения на основе базисной модели» («МедЦифра»), завкафедрой «Биоинженерия» ДГТУ Евгенией Кириченко вышла на тему создания нейросети, позволяющей строить как саму архитектуру клетки, так и межклеточное взаимодействие. Ученые пришли к выводу о необходимости создания нейросетевых помощников человека - нейросетей «Ученый», «Нейробиолог» и «Цифровой врач», которые будут способны обрабатывать миллионы изображений, давая врачам ответы на практические вопросы лечения пациентов.

Исследования ученых ДГТУ ведутся в рамках госзадания и гранта Фонда молодежных инициатив Санкт-Петербурга. Вопросами создания фундаментальной модели нейросети, которая обрабатывает огромные массивы данных, занимаются пяти российским лабораториям, расположенным в Москве, Санкт-Петербурге и Ростове-на-Дону.

Задача исследования – создание цифровых помощников человека. Это становится возможным если в нейросеть вливать различные датасеты (массивы данных). Тогда она оказывается способной к обучению.

Молодежная лаборатория «Медицинские цифровые изображения на основе базисной модели» («МедЦифра») создана в ДГТУ в 2024 году и является одной из пяти российских лабораторий, входящих в кампус Blue Sky Research – экспериментальный конкурс идей молодых ученых, применяющих большие языковые модели для решения задач в химии и биологии. Лаборатория представляет собой симбиоз двух коллективов: биологов и специалистов IT-систем.

- В настоящее время завершился первый этап реализации гранта. Чего удалось достичь?

- За полгода в лаборатории ДГТУ проанализированы предобученные базисные модели и выбраны наиболее подходящие для последующего дообучения на наших датасетах, чтобы научиться анализировать изображения клеток и отвечать на вопросы по ним.

За шесть месяцев сделано более 5,6 тыс. изображений. Кроме того, за эти полгода разработаны два уникальных протокола подготовки образцов исследований. Мы пришли к выводу о необходимости создания готовых к взаимодействию с человеком нейросетевых помощников - нейросети «Ученый» и «Нейробиолог», которые будут специализироваться на астроцитах (по линии Фонда молодежных инициатив Санкт-Петербурга) и нейросеть «Цифровой врач» (по линии госзадания). Эти ассистенты смогут обрабатывать миллионы изображений.

- Сверхзадача - борьба с заболеваниями?

- У меня, как у ученого есть гипотеза, согласно которой, для оценки тонких изменений- клеток на уровне отдельных молекул, необходимо найти инструмент, с помощью которого мы будет производить эту оценку. В моей гипотезе таким инструментом является межклеточная сообщаемость и архитектура отростков клеток. Мы делаем соответствующую нейросеть. А дальше... Вот у нас есть, например, летучая мышь. Когда она спит, у нее происходит ишемия головного мозга. А когда она просыпается, ишемическая болезнь сходит на нет. То есть в головном мозге мыши есть нечто, предотвращающее развития ишемии. Тут важно посмотреть, что происходит с клетками ее мозга, то есть как изменяется межклеточная сообщаемость в состоянии сна, бодрствования, просыпания. Именно для этой цели и нужна нейросеть «Ученый-нейробиолог», дающая ответы на многие вопросы, чтобы доктору было максимально понятно, как нужно лечить пациента.

- Здесь встает вопрос о доверии к действиям искусственного интеллекта. Ведь вполне возможно, что скоро машина будет ставить диагноз человеку.

- Я верю в правильное управление искусственным интеллектом. К концу нынешнего года мы должны прийти к базисной модели, которая (по гранту Фонда) будет анализировать изменения клеток-астроцитов и межклеточных контактов на различных образцах головного мозга млекопитающих, в том числе человека. Иными словами, это будет уникальный инструмент для получения новых фундаментальных данных о мозге. Считаю, что взаимодействие биологов, врачей и IT-специалистов — это прообраз создания нового класса профессионалов: цифровой биолог, цифровой врач и т.д. Данную тему держит на контроле министр науки и высшего образования России Валерий Фальков.

- В августе текущего года Вы приняли участие в совещании с министром науки и высшего образования РФ.

- На этом совещании по вопросам организации научных исследований и разработок на основе фундаментальных моделей присутствовали сотрудники всех пяти цифровых лабораторий, входящих в кампус Blue Sky Research и применяющих в своей практике искусственный интеллект.

В ходе обсуждения была подчеркнута важность применения ИИ, создания базисных моделей, а также сбора и аннотирования датасетов, что должно привести к трансформации как самих научных коллективов, так и реализации научных проектов. Считаю продуктивной идею - объединить все пять наших лабораторий в цифровой институт.

На этом совещании Валерий Фальков и вице-губернатор Санкт-Петербурга Владимир Княгинин подчеркнули, что в ДГТУ подготовлена качественная материально-техническая база для реализации исследований в области биомедицины и IT-технологий, что позволило создать одну из пяти цифровых лабораторий кампуса.

Наша «МедЦифра» - единственная региональная, а также входящая в число двух, отобранных из пяти лабораторий, поддержанных как Фондом поддержки и инноваций молодежных инициатив СПБ, так и грантом Минобрнауки РФ. Вторая такая лаборатория располагается на базе Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого. Всё, что нами создается, будет объединено на единой цифровой платформе и войдет в Национальный реестр нейросетей Российской Федерации, - пояснила Евгения Кириченко.