Руководитель научно-технологического центра «Цифровая медицина и киберфизика», кандидат медицинских наук Иван Толмачев рассказал о разнице между искусственным и естественным интеллектами, возможностях и проблемах современных систем ИИ в медицине и трендах их развития на сегодняшний день.
Искусственный и естественный интеллектыВ последние годы словосочетание “искусственный интеллект” все чаще употребляется в речи человека, многие слышат и используют его, понимают, что оно обозначает. При этом термин “естественный интеллект” может встречаться гораздо реже, и не всегда ясно, о чем идет речь.
Когда мы говорим “интеллект”, часто попадаем в когнитивную ловушку. Мы пытаемся объяснить принцип функционирования технического устройства тем, как работает центральная нервная система у людей, и это не совсем верно. Посмотрим на примере птицы и самолета: у них есть общая характеристика — они летают, но при этом никак друг друга не заменяют, это разные вещи, выполняющие разные функции. С искусственным и естественным интеллектами ситуация аналогичная, то есть их нельзя назвать равнозначными, они дополняют друг друга.
Рассмотрим принципиальную разницу между двумя этими интеллектами. Если в основе электронной вычислительной машины лежит переключатель с одним входом и выходом, то естественный интеллект базируется на переключателе с примерно 10 тыс. входов и одним выходом. При этом вместо нуля и единицы в естественном интеллекте наблюдается сложный модулированный сигнал, который определяет частоту импульсации и собственно работу нейрона. Можно сказать, что естественный переключатель значительно сложнее, чем искусственный, и поэтому ЕИ обладает более обширным функционалом
— объясняет эксперт.
Иван Владиславович также указывает на весомые отличия технических характеристик, имеющихся у компьютера и человеческого мозга. Хотя ЭВМ более быстродействующие, люди обладают другими преимуществами: энергоэффективность, большее количество связей внутри головного мозга. Поэтому работа систем искусственного интеллекта и естественного все-таки во многом отличается. Эксперт подчеркивает, что важно помнить о том, что ИИ и ЕИ не заменяют друг друга, а дополняют.
Проблемы искусственного интеллекта
Для того, чтобы объяснить принцип работы искусственного интеллекта, Иван Владиславович обращается к эксперименту с голубями и картинами известных художников. Его суть заключалась в том, что птицам показывались работы Марка Шагала и Винсента ван Гога, а за правильное распознавание авторства они получали поощрение. Через некоторое время ученые обнаружили, что голубь начинает так или иначе распознавать и картины, которые прежде не видел, — выработался паттерн. По словам эксперта данная работа послужила одной из основ появления искусственных сверточных нейронных сетей.
В этой ситуации прослеживается одна из проблем искусственного интеллекта — он умеет распознавать только то, на чем его обучали. Иван Толмачев отмечает, что ИИ распознает нечто новое как что-то, что ему уже известно, и невозможно создать в нем связи, о которых он ранее не знал.
Вторая проблема ИИ, выделенная экспертом, связана с контекстом. Зачастую искусственный интеллект пытается распознать пример образа, не учитывая окружение, обстоятельства и другие детали.
ИИ в медицине
В область медицины искусственный интеллект заходил поэтапно. Самыми первыми и наиболее понятными были системы, основанные на знании. К ним относятся, к примеру, продукционные модели.
Если человек кашляет и у него температура, то у него грипп. Это пример простой продукционной модели, которая состоит всего из двух правил и позволяет нам сделать вывод. Логика врача во многом работает так же, но с некоторыми особенностями: врач, помимо прямой логики, пользуется еще и обратной, а также обладает насмотренностью. То есть специалист использует и другие модальности в работе с пациентом, помимо простых логических правил, поэтому врач работает лучше, чем продукционные модели. Точность продукционных правил составляет 70%, так
как они ориентированы на среднестатистического человека, но, как мы знаем, все люди разные, и, к сожалению, из-за этого такие модели не сильно функциональны
— поясняет эксперт.
Современные системы ИИ представляют собой более сложные статистические модели, в основе которых часто лежит нейронная сеть. Когда говорят о том, что ИИ обучают, имеют в виду обобщение сложноструктурированных данных через статистическую модель для получения на выходе какого-то правила. Можно сказать, что нейронные сети — это современный подход к созданию искусственного интеллекта.
Как отмечает эксперт, минус таких современных систем заключается в том, что они обладают собственной внутренней логикой и их сложно интерпретировать.
Медицинских данных для обучения систем ИИ всегда не хватает. Во-первых, в нужном виде их накоплено не так много, во-вторых, они обладают разной модальностью. Причина — в медицине много разных сигналов, действующих на разные органы чувств: изображение, звуки, речь, текст. ИИ при этом всегда работает с одной модальностью: либо изображения, либо тексты, либо сигналы. Пока мультимодальный ИИ сделать не удалось, соответственно, это одна из проблем развития искусственного интеллекта в области медицины
— рассказывает Иван Толмачев,
руководитель научно-технологического центра «Цифровая медицина и киберфизика», кандидат медицинских наук.
Другая проблема использования ИИ в сфере медицины, которую описывает эксперт, относится к конфиденциальности данных. На практике уже происходили случаи, когда информация о пациентах попадала в руки злоумышленников и использовалась в мошеннических схемах, принося финансовый ущерб. По мнению Ивана Владиславовича, раскрывать и передавать данные для разработки искусственного интеллекта — довольно сложная и неоднозначная задача.
Виды искусственного интеллекта
Эксперт подчеркнул, что можно выделить несколько видов ИИ: сильный, слабый, сверхсильный. Слабый, или по-другому «нацеленный», направлен на одну конкретную задачу, и именно он используется в медицине. Сильный ИИ предполагает дублирование функций человека, он должен быть многомодальным и использовать много разных медицинских данных при принятии решений. На данный момент такого не существует, но это вопрос времени и усилий.
Основные тренды развития систем ИИ в медицине
Иван Толмачев перечислил некоторые пути, по которым искусственный интеллект в области медицины будет двигаться в ближайшее время.
- Голосовые помощники. Это формат «домашнего доктора», с которым можно будет советоваться по поводу лечения, диагнозов. Однако, конечно, он не заменит обращение к специалисту.
- Работа с изображениями. ИИ облегчит работу с медицинскими сигналами, изображениями и т.д. В его основе лежит алгоритмы компьютерного зрения.
- Data mining — получение полезной информации из больших массивов данных.
- Автоматизированный анализ генетической информации.
- Замкнутые киберфизические системы.
- Мобильные системы. Сюда относится разработка различных «умных медицинских устройств».
В завершение эксперт отметил, что новые системы искусственного интеллекта так или иначе появляются в медицине, при этом приносят пользу и во многом оказываются выгодны на практике.