Нижегородские учёные создали нейросеть, которая поможет продлить жизнь

Уникальное изобретение представили учёные Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. Они создали нейросеть, которая определяет особенности иммунитета жителей разных регионов России. Как эта разработка поможет увеличить продолжительность жизни и повлияет на долголетие? Как ещё могут нейросети помочь в медицине? И может ли искусственный интеллект заменить реальных врачей?

Иммунная система

Учёные ННГУ им. Н. И. Лобачевского и Северо-Восточного федерального университета (СВФУ) им. М. К. Аммосова создали нейросеть, способную по иммунитету человека с точностью до 95% определить, в каком регионе он живёт. В одной команде учёные работают уже около трёх лет. В основе разработки лежит концепция воспалительного старения (inflammaging) – базовое воспаление организма, зависящее от режима работы человеческого иммунитета.

«В целом базовое иммунное воспаление, которое мы определяли, формируется под влиянием внешних факторов, под влиянием того, как организм реагирует на патогены, – рассказал директор НИИ биологии старения ННГУ, доктор физико-математических наук, один из авторов исследования Михаил Иванченко. – Этот эффект накапливается в течение всей жизни человека. Хроническое воспаление присутствует в организме всегда, при этом человек не ощущает острых симптомов. В организмах жителей разных регионов формируются различные иммуновоспалительные профили в зависимости от условий окружающей среды, эпидемиологической обстановки, других внешних факторов. Так, например, оказалось, что иммуновоспалительный профиль жителей Якутии соответствует статистике заболеваемости в регионах Крайнего Севера. Например, их иммунитет вынужден активно бороться с респираторными вирусными инфекциями, в том числе с болезнями лёгких. От диабета, артрита, аллергии и кожных заболеваний якуты страдают реже, чем нижегородцы или москвичи, но при этом они более склонны к иммуновоспалительному старению».

Обычно под воспалением понимают острую реакцию организма на аллергию, вирусы, аутоиммунные заболевания и так далее.

«Есть острое иммунное воспаление и есть базовое воспаление. Наш результат больше касается базового воспаления. Оно показывает, насколько организм готов реагировать на повреждения и насколько способен заниматься «домашним хозяйством», то есть очисткой организма от продуктов жизнедеятельности и старых клеток. Этим «домашним хозяйством» наш организм занимается постоянно, и мы порой этого даже не замечаем, – объяснил Михаил Иванченко. – Однако повышенное воспаление может привести к ускоренному старению».

Именно на борьбу со старением и направлена разработка нижегородских учёных. Проект позволит оценивать скорость старения коренного населения российских регионов и создавать рекомендации по тому, как его замедлить.

«Мы можем улучшить состояние организма, улучшить самочувствие у отдельных людей, – поделился исследователь. – Речь идёт о подборе правильного рационального питания, о профилактике».

Компьютерные данные

Нейросеть помогает понять, как повышенный уровень того или иного фактора хронического воспаления для конкретного региона может сказаться на жителях. Благодаря анализу множества данных можно будет разработать корректировку образа жизни для конкретного человека, чтобы улучшить его самочувствие и повысить шансы на долголетие.

«Это сложные математические формулы, которые анализируют сложные таблицы и пытаются выявить в них что-то новое, – объяснил эксперт. – В процессе того, что называется обучение в микросетях, происходит выявление сложных закономерностей, которые отличают одну группу данных от другой группы данных».

Учесть столько данных для человеческого мозга нереально. Тут-то и подключается нейросеть.

«Речь идёт о многомерных данных, которые невозможно написать на бумажке, увидеть простым человеческим глазом, проанализировать эти закономерности, – рассказал Михаил Иванченко. – Как раз в этом и суть, что нейросеть – это инструмент, который позволяет в больших данных выискивать спецэффективные анализы. Простому человеку для анализа такие данные просто недоступны».

Анализ сложных данных с помощью нейросетей в медицине используется достаточно давно.

«Характер этих данных, их многомерность, большое количество участников исследований – всё это приводит к тому, что анализ этих данных возможен только с такими же достаточно сложными инструментами», – объяснил Михаил Иванченко.

Использовать новые технологии в медицине – один из главных векторов развития ИИ. В Приволжском окружном медицинском центре вовсю работает робот-хирург, проводящий операции на коленном суставе. План операции робот создаёт на основе данных компьютерной томографии, учитывая индивидуальную анатомию пациента. Врач имеет возможность скорректировать план, выбрать эндопротез и определить его оптимальное положение.

В разработке находится множество ИИ, которые могли бы помогать врачам ставить диагнозы, так как нейросеть способна быстрее обрабатывать большие объёмы информации. Это позволяет существенно увеличивать точность диагностики.

«Если я как врач ставлю диагноз с точностью 95% и искусственный интеллект делает это с точностью 96%, то вместе мы это сделаем с точностью 99%», – объяснил вице-президент, директор по ИИ и управлению данными «Ростелекома» Сергей Носов.

Леченья свет

Уже были случаи, когда нейросети помогали врачам спасти жизни.

«Был прецедент в Америке, когда сильно заболел ребёнок, – рассказала Софья Искандарова, руководитель направления блока по управлению данными «Ростелекома». – Мама ходила по врачам, те смотрели анализы, но не понимали, что происходит с ребёнком. Женщина в отчаянии загрузила все анализы в медицинскую нейросеть, и та смогла определить редкий диагноз, который после дополнительных консультаций с врачами оправдался».

В прошлом году специалисты ННГУ им. Н. И. Лобачевского под руководством Михаила Иванченко создали нейросеть, определяющую когнитивный возраст человека по простейшим тестам на логику, цветоразличение, кратковременную память, принятие решений в условиях когнитивного конфликта. В дальнейшем на основе результатов таких широких скрининговых тестов можно будет тренировать и улучшать индивидуальные когнитивные показатели.

«Вряд ли когда-нибудь нейросети полностью заменят врача, однако ИИ имеет все шансы стать очень сильным инструментом в медицине, помогающим в постановке диагноза, выборе тактики лечения, – считает Михаил Иванченко. – Одна из основных проблем кроется в недостаточной логической прозрачности ИИ, который зачастую работает как «чёрный ящик», и решения, предлагаемые им, сложно интерпретировать, руководствоваться ими. Поэтому сейчас развиваются технологии объяснимого, доверенного ИИ, в том числе в исследовательском центре в сфере ИИ ННГУ».

Многие практикующие врачи отмечают полезность нейросетей как вспомогательного инструмента. Однако полностью заменить врача, по их мнению, они не могут.

«Возможно, в будущем учёные даже смогут сформировать подобие клинического мышления у нейросети. Однако им не свойственна очень важная человеческая черта – сомневаться в своих решениях и допускать, что они могут быть ошибочны, – считает нижегородский врач-педиатр Алина Кургузова. – Врач не должен быть всегда на 100% уверен в своей правоте – он обязан ставить под сомнение свои выводы, находить для них доказательства, потому что иногда только так можно поставить верный диагноз, так как случаи могут быть запутанные, одна болезнь может протекать под маской другой, и только сомневающийся сможет добраться до истины».

Тем не менее и разработчики нейросетей, и учёные, и медики сходятся в одном: потенциал искусственного интеллекта в медицине огромен, а главное – благодаря оперативной обработке огромного массива данных нейросети могут помочь спасти сотни жизней.

Ранее сайт Pravda-nn.ru cообщал, что Нижегородская область вошла в топ-10 регионов России по научно-технологическому развитию.