Доктор в кармане, или заменит ли искусственный интеллект врачевание

Сейчас много говорят об искусственном интеллекте - технологическом тренде, который в недалеком будущем станет доминирующим во всех аспектах нашей жизнедеятельности. Не исключением может стать и медицина. Рассказать о перспективах использования технологий в здравоохранении Tengrinews.kz попросил известного в Казахстане профессора медицины Алмаза Шармана.

TENGRINEWS: О том, что умные компьютеры и роботы будут служить человеку и при этом могут даже создать угрозу человечеству нам приходилось лишь читать в фантастических романах. Похоже, это становится реальностью. Почему именно сейчас?

Алмаз Шарман: Пока мне еще не приходилось видеть робота, который, как нам обещали фантасты, услужливо открывал бы дверь в ресторане или убирался в доме и готовил желаемые блюда. Тем не менее современные умные компьютеры способны распознавать изображения и речь, угадывать наши предпочтения, побеждать гроссмейстеров в шахматной игре, управлять автомобилем и даже создавать научные гипотезы. Благодаря искусственному интеллекту фермеры с большой точностью прогнозируют урожай, а Google, опережая медиков, извещает о начале эпидемии гриппа.

Все это происходит на фоне постоянного удешевления технологий, повышения доступности широкополосной связи, хранения электронных данных и высокочувствительных сенсоров. Следует добавить также возможности цифрового облака, благодаря которому знания одновременно становятся доступными сотням миллионов людей на разных континентах, позволяя им не только свободно общаться, но и совместно экспериментировать, тестировать гипотезы, заниматься инновациями и предпринимательством, внедрять технологии в повседневную жизнь.

Медицина в этом смысле не является исключением. Благодаря новому поколению биологических сенсоров, внешних и внутренних устройств для мониторинга жизнедеятельности, мы за год можем узнать об организме человека больше, чем за все предыдущие тысячелетия. Эти знания глубоко трансформируют наши понятия - от эпидемиологии болезней, до геномики и персонализированной медицины. К этому следует добавить огромные возможности нового мега-тренда в технологии - Интернета Вещей (Internet of Things), который позволяет интегрировать разнообразные гаджеты и мобилизовать их для оптимального жизнеобеспечения человека.

TENGRINEWS: Эксперты считают, что технология искусственного интеллекта заменит некоторые функции врача. О каких врачебных специальностях идет речь?

Алмаз Шарман: Первое - это прогнозирование болезней. Уже сейчас существуют алгоритмы APACHE и SOFA, которые, используя большие массивы данных (Big Data), позволяют прогнозировать ход заболеваний во время клинических испытаний лекарств. Эксперты считают, что в рутинной практике более широкое применение данный подход получит уже спустя 5 лет.

Вторая функция - это интерпретация оцифрованных радиологических снимков. Технологии машинного познавания позволяют интерпретировать снимки и без участия радиологов. Это уже технологии сегодняшнего дня: по точности они превосходят человеческие возможности.

Третья функция - это диагностика болезней, которую можно проводить с помощью технологии искусственного интеллекта. Данный принцип реализуется в технологическом продукте medintel.kz, разработанном нами совместно с коллегами из США и Польши. Этой технологией уже сегодня могут бесплатно пользоваться казахстанские медики, заинтересованные в постановке правильного диагноза и внесении вклада в расширение международной базы данных medintel.

TENGRINEWS: Хорошо известно, что успешное лечение в первую очередь зависит от правильно поставленного диагноза. В Казахстане с этим проблема. Как обстоят дела за рубежом?

Алмаз Шарман: Недавно Национальная академия медицинских наук США опубликовала доклад, согласно которому большинству граждан хотя бы раз в жизни ставили неправильный или запоздалый диагноз, причем иногда с весьма серьезными последствиями. В 20 процентах случаев диагнозы, проставляемые местными врачами, не подтверждались экспертами передовой американской клиники Мэйо. При этом в 68 процентах случаев имелись расхождения в диагнозах и лишь в 12 процентах случаев они полностью совпадали. Диагностические ошибки ведут к летальности в 10 процентах случаев и ответственны за побочные эффекты в 6-17 процентах. Нетрудно догадаться, что в Казахстане ситуация ничем не лучше.

Постановка диагноза - это достаточно непростой мыслительный процесс, требующий синтеза знаний и опыта, а также врачебной интуиции. Искусство врачевания заключается в правильном выборе диагноза из десятков, сотен возможных на основе симптомов и результатов медицинских исследований.

TENGRINEWS: Получается, врачи не вполне справляются с профессиональными задачами, которые в свою очередь продолжают усложняться по мере расширения наших знаний и развития медицинских технологий. Как быть?

Алмаз Шарман: На сегодня известно порядка 14 тысяч болезней, которые проявляются 200 симптомов и лечатся приблизительно 6 тысячами лекарств и медицинских вмешательств. Ни один, даже самый опытный специалист, не в состоянии охватить весь этот объем информации, при этом регулярно следить за всеми новшествами медицинской науки и к тому же помнить все, что когда-либо происходило с его пациентами. Вместе с тем всю эту информацию можно уместить в обычный смартфон, а с помощью правильно подобранных алгоритмов вычислить степень вероятности и предложить наиболее приближенный к реальности вариант предварительного диагноза. Это называют экспертной системой, поскольку входные данные заранее закладываются экспертами.

На основе данного принципа нами разработана экспертная технология под названием symptomaster.com, которая позволяет без специальных медицинских знаний устанавливать вероятные причины симптомов болезней и недугов. Для того чтобы ею пользоваться, достаточно с помощью компьютера, смартфона или планшета пройти по алгоритмам симптомов, которые наводят на наиболее вероятные причины, то есть конкретные заболевания. Всего таких алгоритмов в symptomaster.com более 100, и с их помощью пациент имеет возможность принять самостоятельное решение о том, следует ли незамедлительно звонить в скорую помощь или в плановом порядке обратиться к врачу.

Эти алгоритмы основаны на современных знаниях о взаимосвязи симптомов с конкретными болезнями. Что касается причин этих болезней, их проявлений, предупреждения, диагностики и лечения, обо всем этом пациент может узнать из другого нашего экспертного ресурса - zdrav.kz. Подробная информация о 1000 распространенных заболеваний в нем представлена на доступном для пациента языке.

TENGRINEWS: Иными словами, технология symptomaster.com имитирует типичный процесс врачебной диагностики. Можно согласиться, что при достаточном объеме информации и достоверных входных данных современный компьютер вполне мог бы справиться с выбором большинства комбинаций симптомов и болезней. А причем здесь искусственный интеллект?

Алмаз Шарман: Приведу простую аналогию. Существуют две разновидности знаний. Ребенок может знать о том, что велосипед имеет два колеса, резиновые шины, заполненные воздухом, и что он передвигается благодаря нажиманию на педали. Это то, что называется фактическими знаниями, когда ребенок "узнает что-либо". Описанная выше экспертная система относится к категории фактических знаний, которые формируются профессионалами-медиками, но пользуются ими пациенты.

Однако фактических знаний недостаточно для того, чтобы научиться ездить на велосипеде. Ребенок учится, балансируя, пытаясь не упасть, преодолевая бугры и выбоины. Такой вид знаний можно назвать экспериментальным, направленным на развитие навыков, когда "узнают, как выполнять те или иные действия".

Помнится, много лет назад я наблюдал, как мои дети учились ездить на велосипеде. Вначале, поднимаясь на горку, они застревали. Затем незаметно научились слегка нагибаться вперед во время подъема на горку и, наоборот, разгибаться при спуске. Тем самым они самостоятельно познали, как можно рационально распределять нагрузку и усилия для того, чтобы преодолевать препятствия. Это и есть экспериментальное знание, естественное познавание. Человеку даны лишь основные заповеди о том, как устроена вселенная, об остальном догадывается сам головной мозг.

Именно на таком принципе устроена технология машинного познавания. Она реализуется в нашем технологическом продукте medintel.kz, который предназначен для профессиональной диагностики болезней. В данной технологии совершенствование достигается по мере накопления информации о различных болезнях и клинических состояниях. Именно поэтому medintel - это открытая платформа: чем больше врачей пользуется данной технологией, тем умнее она становится, каждый раз выдавая все более точные диагнозы.

TENGRINEWS: В чем преимущества ваших технологий по сравнению с обычными докторами?

Алмаз Шарман: Как и все люди, врачи могут уставать, быть не в настроении или просто неважно чувствовать, и из-за этого они склонны ошибаться. Такие технологии, как symptomaster.com, zdrav.kz и medintel.kz, никогда не устают, не болеют, и их работа не зависит от настроения. Имея такого "доктора в кармане", можно получать ответы на сотни вопросов, касающихся здоровья, причем бесплатно, без предварительной записи и очередей.

Технология medintel.kz позволяет ежедневно обновлять информацию по всем основным заболеваниям, их симптомам и методам диагностики. Это происходит не только на основе научных данных, но и на базе статистической информации, которая регулярно поступает от врачей и клиник, пользующихся такими сервисами. В будущем такую базу данных можно будет пополнять генетической информацией о пациенте и его близких родственников с тем, чтобы не только правильно ставить диагнозы, но и выявлять факторы риска, а также обстоятельства, которые предрасполагают к тому или иному заболеванию.

TENGRINEWS: Есть ли примеры успешного применения искусственного интеллекта в медицине?

Алмаз Шарман: Наши технологические продукты пока еще на ранней стадии развития: их предстоит наполнить знаниями и хорошо обучить. Однако применение искусственного интеллекта в медицине уже реальность. Недавно в Японии медики сумели спасти жизнь пациентке благодаря правильной постановке диагноза редкой формы лейкемии - рака крови - при помощи технологии искусственного интеллекта. Для этого им понадобилось применить систему Watson, разработанную компанией IBM. Она позволила детально проанализировать генетическую информацию пациентки и сравнить с данными 20 миллионов клинических исследований в области онкологии. В данном случае правильно поставленный диагноз явился основой для подбора оптимального метода лечения данной пациентки.

Как оказалось, компьютеры могут гораздо быстрее и точнее врача устанавливать нарушения, обнаруживаемые, например, на снимках компьютерной томографии. Недавно мы испытали программу COPD, которая справляется с диагностикой эмфиземы легких ничем не хуже, чем врачи лучевой диагностики с многолетним опытом. Как говорил Джефри Хинтон - основатель теории машинного познавания, "…нам пора прекращать обучение радиологов: их специальность скоро будет заменена искусственным интеллектом: профессионально они находятся на краю пропасти, в которую еще не заглянули ".

Уже сегодня бурными темпами развиваются такие коммерческие приложения, как Enlitic, Vida Diagnostics, Slicer, которые способны распознавать тончайшие нарушения на снимках, получаемых с помощью рентгена, компьютерной и магнитно-резонансной томографии (КТ и МРТ). В недалеком будущем они смогут выявлять микроскопические раковые клетки, распознавать причины шумов сердца и предсказывать обострения психиатрических расстройств.

TENGRINEWS: Похоже, что врачи могут остаться без работы?

Алмаз Шарман: Сегодня актуальными становятся слова Вольтера - французского просветителя XVIII века: "…работа спасает нас от скуки, пороков и нужды". То, что робототехника и технологии искусственного интеллекта обеспечат автоматизацию большинства производств и заменят многие профессии - это объективная реальность и к ней следует серьезно готовиться. Ожидается, что в ближайшее десятилетие в Соединенных Штатах исчезнут целые профессии водителей-дальнобойщиков и таксистов. Их заменят самоуправляемые автомобили и грузовики "беспилотники", которые уже сегодня бороздят дороги Силиконовой долины и Пенсильвании. Экономисты прогнозируют, что в Соединенных Штатах 83 процента рабочих мест, оплачиваемых в размере менее 20 долларов в час (3 американские минимальные заработные платы), будут полностью автоматизированы, а в целом под такой угрозой будет находиться 47 процентов рабочих мест.

Недавно Оксфордские профессора Карл Бенедикт и Майкл Осборн опубликовали двадцатилетний прогноз, согласно которому они предсказали вероятность замещения некоторых профессий робототехникой и искусственным интеллектом. Под высоким (около 90 процентов) риском находятся такие профессии, как кассиры, спортивные судьи, официанты, экскурсоводы, таксисты, водители автобусов и "дальнобойщики", а также охранники, архивные работники. Говоря о врачевании, следовало бы многократно подумать, прежде чем принять решение становиться ли врачом общей практики или специалистом лучевой диагностики, многие функции которых будут заменены технологиями искусственного интеллекта.

Конечно, многие врачебные специальности останутся востребованными, причем достаточно длительное время, а, возможно, и вечно - пока будет существовать человечество. Однако приоритет будет за высокопрофессиональными специалистами, обладающими навыками быстрого компетентного реагирования на конкретные, непростые и порой непредсказуемые случаи медицинской практики, требующие глубокого аналитического мышления. Аналогично тому, как в современной армии вместо сотен тысяч рядовых военнослужащих основной приоритет отдается подготовке элитных групп быстрого реагирования (спецназу), оснащенных дронами и другими современными технологическими средствами, так и в медицине подобную функцию должен выполнять "ограниченный контингент" высокопрофессиональных специалистов, оснащенных передовыми медицинскими технологиями. Остальное может быть автоматизировано либо заменено на искусственный интеллект.

TENGRINEWS: Какие из этого следуют выводы для системы медицинского образования?

Алмаз Шарман: Сейчас много говорят о дефиците медицинских кадров. Медицинское образование - это сложный, дорогостоящий и длительный процесс, результатом которого, по сути, становится один подготовленный врач. Если вам нужно подготовить два врача, то весь процесс должен полностью реплицироваться, и так многократно, в зависимости от того, сколько требуется врачей. Результатом же лишь единовременных инвестиций в технологию искусственного интеллекта может стать неограниченное количество врачебных компетенций, доступных 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, причем на любом конце планеты. Следовательно, инвестируя миллионы в технологии искусственного интеллекта, в будущем становится возможным сэкономить миллиарды на традиционном медицинском образовании.

В современном медицинском образовании приоритет должен отдаваться эмоциональному интеллекту и развитию у врачей навыков человеческих взаимоотношений. В связи с этим уместны другие слова Вольтера: "Врачи это те, кто назначает лекарства, о которых они знают мало, для лечения болезней, о которых они знают меньше, для лечения людей, о которых они не знают ничего". Например, в престижной медицинской школе Icahn в Нью-Йорке и ряде других американских университетов предпочтение отдают тем студентам, которые прошли программу HuMed, фокусирующуюся на гуманитарных науках вместо физики, химии и математики. Сегодня пока не существует технологий, которые заменили бы человеческие эмоции, сострадание и гуманное отношение к пациенту. Однако всему свое время.

TENGRINEWS: Действительно, бездушный компьютерный алгоритм, способный безукоризненно ставить диагнозы, лишен врачебной интуиции и, самое главное, эмоций. Ведь если рентгеновский снимок указывает на рак, не легче ли такую шокирующую новость получить от человеческого доктора вместо холодной машины, лишенной эмоций?

Алмаз Шарман: Согласен. А как насчет того, что такую новость озвучивает внимательная техника, подбирающая слова в зависимости от эмоционального состояния пациента. Человеческий доктор распознает эмоции путем анализа внешних сигналов, таких как выражение лица или тональность в голосе. С этим сегодня легко справляется компьютер. Однако существует огромное множество внутренних сигналов, которые недоступны человеческому глазу. По сути, эмоции являются результатом каскада химических реакций в организме человека, опосредованных такими веществами, как серотонин и эндорфины. Их вполне возможно регистрировать с помощью технологий. Путем слежения за их изменениями, а также за динамикой артериального давления, мозговой активности и многочисленных биометрических показателей можно гораздо эффективней распознавать сиюминутное эмоциональное состояние и в зависимости от этого оповещать пациента успокаивающим тоном и содержанием.

TENGRINEWS: Создается прямо-таки футуристическая картина. Как это может отразиться на здравоохранении и общем состоянии здоровья граждан?

Алмаз Шарман: Думается, что ничего экстраординарного не произойдет. Напомню, что развитие аграрной промышленности привело к исчезновению некоторых форм сельского хозяйства: сегодня в развитых странах лишь 2 процента населения заняты на селе. При этом произошло колоссальное увеличение сельскохозяйственного производства, позволившее накормить миллиарды людей на планете.

Когда используете телефон, вы в тысячи раз усиливаете силу человеческого голоса. Невозможно прокричать из Астаны в Алмату, однако используя элегантное прямоугольное устройство, называемое мобильный телефон, ваш голосовой сигнал может передаваться на тысячи километров. Заменил ли телефон человеческий голос? Нет, он лишь усилил его.

Когнитивная революция, свидетелями которой мы сегодня являемся, позволила усилить возможности человеческой мысли. Также как во времена индустриальной революции машины в тысячи раз усилили человеческие мышцы, искусственный интеллект позволяет значительно усилить мыслительные способности человека. Конечно, он не заменит высокопрофессионального нейрохирурга или кардиолога, но значительным образом усилит их возможности в диагностике и лечении болезней.