Mokykloje fizikos egzamino nelaikęs VU astrofizikas šiandien keičia radiologijos ateitį 

Vilniaus universiteto (VU) Fizikos fakulteto dėstytoją dr. Joną Bialopetravičių, dirbantį startuolyje „Oxipit“, norisi pristatyti kuo įdomiau – juk astrofizikas, sakantis, kad ieškoti žvaigždžių spiečių ar rentgeno nuotraukoje ligos požymių plaučiuose yra tas pats, visada žadina smalsumą.

Žvelgdamas į žvaigždėtą dangų, ne kiekvienas susimąstytų, kad žiūrint į rentgeno nuotrauką kyla tie patys klausimai: ar viskas taip, kaip turėtų būti? Ar neslypi kažkas nepastebėta? Tačiau būtent taip mąsto dirbtinių neuroninių tinklų specialistas, programuotojas, vienas iš „Oxipit.ai“ įkūrėjų dr. J. Bialopetravičius. Šis astrofizikas, kuriam mokyklos suole fizika atrodė tolimas dalykas, šiandien padeda kurti technologijas, galinčias pakeisti radiologijos ateitį.

VU dėstytojas papasakojo, kaip dirbtinis intelektas (DI) keičia radiologijos praktiką ir pacientų priežiūrą, kokių pokyčių medicinoje galima tikėtis po penkerių metų, ir apie netikėtą posūkį astrofizikos link.

„Oxipit“ pirmasis pasaulyje gavo CE sertifikatą  

Astrofizikos mokslų daktaras J. Bialopetravičius, įgijęs informatikos magistro ir programų sistemų bakalauro laipsnį VU, dirbo tyrimų inžinieriumi įmonėje „Neurotechnology“, kur prisidėjo prie vaizdų atpažinimo variklio „SentiSight“ kūrimo. Vėliau savo patirtį pritaikė versle – tapo vienu iš įmonės „Oxipit“ įkūrėjų ir šiuo metu eina vyriausiojo technologijų vadovo pareigas.   

Inovatyvaus startuolio veikla suteikia radiologams „antrą porą akių“, mažina žmogiškosios klaidos tikimybę, spartina diagnostikos procesą. Šis lietuvių startuolis pirmasis pasaulyje gavo CE sertifikatą, leidžiantį programinę įrangą naudoti autonomiškai – be gydytojo radiologo įsikišimo. Lietuvių sukurtas technologinis pasiekimas leidžia automatizuoti darbą, susijusį su rentgeno nuotraukomis. Tai didžiulis žingsnis medicinoje, sulaukęs milžiniško susidomėjimo visame pasaulyje.  

„Yra įmonių, kurios radiologijoje taiko DI ir turi kone dešimt kartų didesnį finansavimą ir daugiau darbuotojų, bet tik dabar mus vejasi šioje srityje. Matyt, mums pavyko suburti žmones su tinkama patirtimi, kad galėtume tai sukurti. Šis pasiekimas radiologijoje ir medicinoje signalizuoja, kad daugės atvejų, kai DI galės priimti autonominius sprendimus. Iki to, kad gydytoją kažkas visiškai pakeistų, dar reikės labai ilgai laukti arba to išvis niekada nebus. Tačiau mažiau sudėtingų darbų ir užduočių automatizavimas vis dažnės“, – sako dr. J. Bialopetravičius.  

Jo ir komandos kuriama programinė įranga „ChestEye“ jau naudojama Lietuvos ligoninėse, pavyzdžiui, Santaros klinikose, Šeškinės ir Kauno miesto poliklinikose. Vieno tyrimo metu „ChestEye“ padėjo aptikti 190 pakitimų, kurių nepastebėjo gydytojai. Daugelis pakitimų – itin smulkūs, sunkiai pastebimi žmogaus akimi, o dalis jų gali indikuoti ankstyvą plaučių vėžio ligos stadiją. Tiesa, šiuo metu Lietuvoje DI nėra naudojamas autonomiškai – tai reiškia, kad gydytojo darbas nėra visiškai pakeičiamas. Pasak pašnekovo, kol kas tai neįmanoma dėl teisinių reguliacijų, todėl „ChestEye“ yra patariamojo pobūdžio programinė įranga. Paprasčiau tariant, DI sufleruoja radiologijos nuotraukos aprašymą, tačiau gydytojas vis tiek turi peržiūrėti ir patikrinti rezultatus.  

„Šiuo atveju neišlošiame jokio greičio, bet galime išlošti šiek tiek tikslumo – galbūt pastebima kažkas, ko kitas nepastebėtų. Teoriškai su CE ženklu galima naudoti DI autonomiškai visoje Europoje, tačiau praktiškai – kiekviena šalis turi savą teisinę bazę, kuri nebūtinai sutampa su Europos lygio reguliacijomis“, – aiškina programuotojas.  

Vis dėlto darbas čia nesustoja. Pasak pašnekovo, sukurta medicininė įranga stebima ir atnaujinama, kad veiktų sklandžiai. Kuriant DI sistemas medicinai, vis dar kyla daug iššūkių. Pirmiausia, jei DI pateikia neteisingas išvadas, atsiranda rizika pakenkti pacientui. Antra, sudėtinga dirbti su pacientų duomenimis: kaip juos tinkamai sandėliuoti, nenutekinti į internetą ir užtikrinti, kad pacientų teisės nebūtų pažeidžiamos.

Dėl šios priežasties ir egzistuoja teisės aktų reguliacinė sistema – Europoje tai yra CE ženklas, JAV – FDA. Šie ženklai parodo, kad gaminys atitinka Europos Sąjungos teisinius reikalavimus sveikatos srityje ir gali būti parduodamas rinkoje.   

„Jau yra praktikos, kaip spręsti tas problemas, kad pacientui nebūtų pakenkta. Su tuo tenka daug susidurti, daug dirbama tikrinant rezultatus – juos tenka patikrinti ne penkis ir ne dešimt kartų, kad užtikrintume, jog DI elgiasi nuosekliai ir taip, kaip norime, kad jis elgtųsi“, – sako dr. J. Bialopetravičius.    

DI gali išspręsti radiologų trūkumo pasaulyje problemą  

Daugelyje šalių, ypač besivystančiuose regionuose, radiologų labai trūksta, o šis trūkumas, pasak dr. J. Bialopetravičiaus, ateityje tik didės. Tai reiškia, kad pacientai turi laukti ilgiau, kol gaus jų paslaugas, o tai gali lemti vėlavimą diagnozuoti ir gydyti rimtas ligas. Anot pašnekovo, ši problema gali atrodyti tolima, nes radiologijos situacija Lietuvoje yra gera. Dažniausiai asmuo radiogramos aprašą šalyje gauna gana greitai – per dieną, kartais ir tą pačią dieną.  

„Pavyzdžiui, Ruandoje yra 14 mln. žmonių, tačiau vos 14 licencijuotų radiologų. O tokiose šalyse kaip Didžioji Britanija pacientai gali laukti savaites ar net mėnesius, kol jų krūtinės rentgeno nuotrauką peržiūri specialistas. Taigi skirtingose šalyse yra skirtingų problemų – kai kur negalima suteikti net pagrindinių diagnostikos paslaugų. Ten, matyt, DI padarys didžiausią poveikį“, – sako VU dėstytojas.   

Įsivaizduokite: aprašyti rentgeno nuotrauką radiologui užtrunka kelias minutes, o DI gali sugeneruoti aprašymą vos per kelias sekundes. Vis dėlto esminis skirtumas tas, kad DI į nuotrauką pasiruošęs žiūrėti nuolat – nesvarbu, ar naktis, ar diena, ar tuo metu yra gydytojas, ar jo nėra, 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę, be šventinių dienų ar atostogų. Tai leidžia apdoroti daugiau nuotraukų. Be to, DI visada elgiasi vienodai – jam nereikia nei ryte išgerti kavos, nei poilsio.   

„DI medicinoje veikia jau seniai – pavyzdžiui, žodinę informaciją paverčia tekstiniais įrašais. Tačiau modernus DI, kuris gali automatizuoti kur kas sudėtingesnius procesus ir kai kuriais atvejais net visiškai pakeisti gydytojo darbą, tik pradeda vystytis. Kai kuriuos darbus, kuriuos dabar atlieka gydytojai, DI jau gali visiškai perimti. Bent jau žvelgdamas penkerius metus į priekį manau, kad DI vis dažniau pakeis gydytoją atlikdamas tam tikras užduotis, o tai leis arba sumažinti gydytojo darbo krūvį, arba priimti daugiau pacientų“, – mano mokslininkas.  

„Programavimas yra arti poezijos“  

Dr. J. Bialopetravičiaus gyvenimo aprašyme galima rasti ir reikšmingų mokslo laipsnių, ir tokių darbų kaip DI taikymas galimam vėžio diagnozavimui iš rentgeno nuotraukos. Tačiau pats mokslininkas save apibūdina kaip žmogų, pernelyg rimtai į gyvenimą nežiūrintį.  

„Tai padeda nesureikšminti pasisekimų ir pernelyg nenusiminti, jeigu kas nors nepasiseka. Esu laisvai į gyvenimą žiūrintis žmogus, kuriam patinka viskas, ką daro“, – sako jis.  

Vis dėlto vaikystėje apie karjerą, susijusią su DI taikymu medicinoje, J. Bialopetravičius tikrai nesvajojo. Kilęs iš menininkų šeimos, programavimu jis susidomėjo vyresnės sesės dėka. Kaip pats sako, mokykloje mokėsi vidutiniškai, o savo stiprybes, tokias kaip matematika, suprato tik 11–12 klasėje, kai įsitikino, jog pastangos moksle tiesiogiai atsispindi rezultatuose.

Baigdamas mokyklą jis planavo studijuoti Anglijoje, tačiau galiausiai pasirinko pirmu numeriu stoti į VU: „Iš tiesų Vilniaus universitetas dabar – kaip namai, tai vieta, į kurią vis grįžtu iš įvairių kampų. Jaučiuosi patogiai tiek būdamas, tiek dirbdamas čia. Dėstymas man –  tai būdas palaikyti ryšį su universitetu. Smagu dirbti su jaunais žmonėmis, jiems padėti tobulėti. Tai naudinga ir man pačiam – dirbant prie kitų dalykų labai lengva pamiršti pagrindus, o dėstymas leidžia juos prisiminti ir išgryninti.“  

Šiandien dr. J. Bialopetravičius save geriausiai apibūdina kaip programuotoją ir teigia, kad programavimas iš dalies yra meno rūšis: „Garsus informatikas Fredas Brooksas yra pasakęs, kad programavimas yra arti poezijos. Programuotojai, kaip ir poetai, savo fantazija iš oro stato pilis. Šis pasakymas man visada rezonavo. Tiesa, skiriasi tik tai, kad programavimo rezultatai atsispindi realybėje iš karto – kažkas ekrane juda, pasirodo tekstas. Tai yra kūrybinė veikla“, – mintimis dalijasi dr. J. Bialopetravičius.

Netikėtas posūkis astrofizikos link  

„Aišku, kai kurių dalykų visiškai neįsivaizdavau, pavyzdžiui, kad studijuosiu fizikos doktorantūroje – juk net fizikos valstybinio egzamino nelaikiau, o ir mokykloje fizika man ne ypač sekėsi“, – prisipažįsta VU mokslininkas, dabar galintis pasigirti astrofizikos mokslų daktaro laipsniu. Tiesa, astrofizika jo gyvenime atsirado atsitiktinai, tiksliau, kambarioko fiziko dėka.   

„Jis Vilniaus universitete studijavo fiziką, aš – programų sistemas. Matydamas jo pavyzdį, šiek tiek pats pradėjau domėtis fizika. Vėliau, baigęs magistrantūrą, svarstydamas, ką daryti toliau, galvojau apie informatikos doktorantūrą. Bet iš to paties kambarioko sužinojau, kad ieškomas astrofizikos doktorantas, kuris būtų stiprus informatikoje ir galėtų pritaikyti DI astrofizikai. Nusprendžiau pabandyti – tai atrodė įdomus iššūkis. Esu įpratęs skaityti mokslinius straipsnius iš DI ir informatikos srities – suprasdavau, kas ten parašyta. Bet atsidarius astrofizikos straipsnį reikėdavo ieškoti kas antro žodžio reikšmės. Kartais galvodavau, ar tikrai pataikiau į tinkamą sritį“, – prisimena jis.  

Dr. J. Bialopetravičius sako, kad kiekviena studijų pakopa suteikė vis kitokios naudos. Bakalauro studijos padėjo įgyti svarbiausius pagrindus, be kurių vėliau būtų buvę sunku gilintis į sudėtingesnes temas. Kai kurie dalykai, kuriuos savarankiškai mokytis būtų buvę pernelyg nuobodu, universiteto aplinkoje tapo suprantami ir įveikiami. Magistrantūra leido dar labiau pagilinti jau turėtas žinias ir sustiprino susidomėjimą DI. Pasak VU mokslininko, būtent magistrantūroje jis pradėjo gryninti savo šios srities žinias.   

„Labiausiai išsiskiria doktorantūros patirtis, nes reikėjo rašyti mokslinius straipsnius labai specifine kalba – trumpai, aiškiai, suprantamai aprašyti visiškai techninius dalykus, pateikti rezultatus, kad jie būtų aiškūs, suprantami“, – pasakoja jis.   

Doktorantūroje naudodamasis DI mokslininkas ieškojo žvaigždžių spiečių. Šiandien jis padeda kurti radiologijai skirtus DI sprendimus. Nors gali atrodyti, kad kosmoso tyrinėjimas ir žmogaus kūno rentgeno nuotraukos neturi nieko bendro, dr. J. Bialopetravičius teigia priešingai: „Jei pažvelgtume plačiau, skirtumas nėra toks didelis – tiek astrofizikoje, tiek medicinoje mes analizuojame nuotraukas ir ieškome specifinių požymių. Esmė – kaip suformuluoti duomenys.“ 

Pasak jo, tiek gydytojai, tiek astronomai ilgą laiką remdavosi intuicija – vieni vertindami rentgeno nuotraukas, kiti ieškodami žvaigždžių spiečių nuotraukose: „Dirbtiniai neuroniniai tinklai yra sukurti tam, kad kažkiek perimtų šiuos gebėjimus: kai kur jie jau lenkia žmogų, kai kuriose srityse dar atsilieka, tačiau pats principas išlieka tas pats.“