Niektoré prístupy, ktoré som navrhol, boli šialené [HN]

Umelá inteligencia by mohla ušetriť lekárom čas pri vyhodnocovaní snímok mozgu z vyšetrenia magnetickou rezonanciou a urýchliť diagnostiku ochorení.
Program s umelou inteligenciou vymyslel študent Fakulty informatiky a informačných technológií Slovenskej technickej univerzity v Bratislave Ing. Martin Tamajka. V súčasnosti je doktorandom a v spoločnosti Siemens pracuje na vývoji nových metód spracovania a analýzy medicínskych dát.

Ako sám spomína, nikdy netušil, že chce byť vedcom. Keď bol dieťa, inšpiroval sa seriálom JAG a chcel byť právnikom, ,,potom neskôr ani neviem, len si pamätám, že som chcel fialové Lamborghini. Neviem, prečo fialové, neviem, prečo Lamborghini. Teraz sa mi ani jedno nepáči," s úsmevom povedal. Na vedeckú dráhu ho paradoxne motivovali počítačové hry. ,,Doma sme počítač nemali, takže sme si v škole niečo tajne nainštalovali a hrali sa. Jednak som sa pri hraní naučil po anglicky a jednak ma začalo zaujímať a chcel som vedieť, čo všetko je za tým," priblížil doktorand. Po základnej škole sa prihlásil na gymnázium so zameraním na informatiku a potom na FIIT STU.
Realizácia programu sa začala ako obyčajná diplomová práca. ,,U nás na fakulte je obrovskou výhodou, že každý študent musí na svojej diplomovke pracovať dva roky. Tým, že na iných školách je to jeden rok, môžeme dosiahnuť oveľa lepšie výsledky," spomína M. Tamajka. Na program tak nemal žiadny grant, ale mal a stále má podporu firmy Siemens.

Fungovanie systému
Program slúži ,,len" na overenie, dôležitá je však metóda. ,,Začal by som s motiváciou. Človek za lekárom nepríde s tým, že má nádor v ľavej hemisfére. Príde za ním s tým, že ho bolí hlava. Ak lekár nevie určiť prečo, urobí magnetickú rezonanciu a snaží sa nájsť príčinu," opísal a ďalej dodal, že dáta z vyšetrenia magnetickej rezonancie sú ,,však veľké, surové a pri MR to nie je jedna fotka, to je 300 - 400 záberov, a keď to má lekár všetko ručne prechádzať, trvá to veľmi dlho."
Napríklad pri skleróze multiplex, ktorá sa nachádza typicky v bielej hmote, ,,sme spravili to, že sme z takýchto surových dát odstránili to nepodstatné a zachovali sme jedine mozog," uviedol M. Tamajka. Následne rozdelili mozog na bielu hmotu, sivú hmotu a mozgovomiechový mok. Podobný postup je možný aj pri Alzheimerovej chorobe, pri ktorej odumierajú neuróny.
Opticky lekár nemusí vôbec zistiť, či je pacient v ranom štádiu ochorenia, ,,ale ak by dokázal zmerať sivú, bielu hmotu v januári 2016 a sivú, bielu hmotu v januári 2017 a zistil by, že ubudli 3 percentá mozgu, tak môže konať. Neviem, či takéto ubúdanie je normálne alebo nie, ide skôr o príklad," vysvetlil študent.
,,Predstavte si, že máte jednu fotku a na to, aby ste zmerali napríklad bielu hmotu, potrebujete ju najprv označiť. Na jednej snímke to trvá pár minút, ale je to nutné vykonať na mnohých obrázkoch. Takže lekárovi vyhodnotenie zaberie veľmi veľa času, ak to chce urobiť poriadne. Pacientov je veľa, a tak sa zvyčajne ochorenie diagnostikuje neskôr," objasnil, prečo je dôležité, aby sa celý proces spravil automaticky. Na letnej škole v Británii sa dozvedel, že Alzheimerova choroba a demencia stoja vládu viac ako onkologické ochorenia. Včasná diagnostika ochorení, nielen Alzheimerovej choroby, by preto mohla pomôcť znížiť aj ekonomické náklady.
Ako by to mohlo vyzerať v realite? Lekár si bude môcť naskenovať pacientov v rade, cez noc nechá počítač spracovať dáta, ráno príde do ambulancie a mal by spracované údaje už pripravené.
Základom celej metódy je umelá inteligencia. Okrej nej sa v programe využíva spracovanie viacrozmerného obrazu, analýza a hľadanie vzorov v dátach. ,,Veľa ľudí si informatikov predstavuje ako niekoho, kto celé dni sedí zhrbený za počítačom a ťuká do klávesnice. O tom to však vôbec nie je a samotné programovanie často nezaberá ani polovicu času. Programovanie je len čerešnička na torte, ktorú si neskutočne užívam," poznamenal M. Tamajka.

Komu je program určený?
Spomínaný projekt s umelou inteligenciou by mohli využívať v plnej miere napríklad rádiológovia, neurológovia či onkológovia. ,,Naša metóda je o segmentácii mozgu na bielu hmotu, sivú hmotu a mozgovomiechový mok. Máme však oveľa odvážnejšiu hypotézu, ktorú sme ešte exaktne neoverili. Vychádza z toho, že sme umelú inteligenciu učili len na zdravých mozgoch. Tá na určitej pozícii mozgu čaká niečo biele a keby tam dostala niečo čierne, tak vie, že to tam nepatrí. Ale vravím, to je hypotéza, ktorej sa chceme ďalej venovať," priblížil študent plány s programom, a pokračoval: ,,V rámci doktorandského štúdia sa venujem viacerým smerom, ale toto je jedna z tých najdôležitejších ciest. Naša hypotéza je teda taká, že ak natrénujem neurónovú sieť alebo umelú inteligenciu na zdravých dátach a predhodím im niečo, čo obsahuje nejakú anomáliu, tak by mi mala hlásiť, že nevie, čo to je." Samozrejme, že to automaticky neznamená, že tam musí byť niečo podozrivé, no minimálne môže dať indíciu lekárovi. Umelá inteligencia mu tak môže ponúknuť päť miest, na ktoré by sa mal pozrieť.
Na celom procese prípravy programu pracoval v úvode len sám študent, keďže začínal program s jeho diplomovou prácou. Na práci síce fyzicky pracoval sám, ale na celkových výsledkoch má ohromný podiel veľa ľudí. ,,Začal by som s mojou vedúcou docentkou Benešovou. Už počas bakalárky mi, napriek tomu, že som nebol jej študentom, v mnohých veciach poradila," povedal doktorand. Veľkosť tímu sa postupne zväčšil a pribúdajú študenti, ktorí by chceli pracovať na podobných témach.

Vývoj programu
Pri začiatkoch bolo veľmi dôležité a potrebné si naštudovať celú problematiku, keď študent nemal medicínske vzdelanie. ,,Určite nie som expert na rádiológiu, to ani omylom, no bez základných znalostí by sa takáto úloha riešila ťažko. Jeden príklad za všetky - neodlučiteľnou časťou diplomového projektu je analýza existujúcich riešení, čo zahŕňa čítanie vedeckých publikácií. Tie okrem informatického slovníka využívajú aj medicínsky," uviedol M. Tamajka a pokračoval: ,,Zadefinovať tému diplomovej práce vôbec nie je také ľahké, ak má byť na jej konci niečo kvalitné."
M. Tamajka povedal, že ich lákali otvorené problémy, ktoré do dnešného dňa nemajú riešenie, a ktorých vyriešenie by prinieslo úžitok pre pacientov aj pre odborníkov. Potom potrebovali nájsť riešenie v podobe konkrétnej metódy. ,,Pre mňa bolo najťažšie preniknúť do domény. Zároveň to však bola najväčšia výzva a svojím spôsobom zábava, pretože som sa zrazu dozvedal veľké množstvo nových informácií," priblížil ťažké kroky vývoja procesu."
Práca na programe trvala približne dva roky, pričom počas prvého roku si M. Tamajka najmä naštudoval existujúce riešenia, prenikal do domény a robil prvé experimenty. ,,Keď sa teraz obzriem späť, niektoré prístupy, ktoré som navrhoval, boli pekne šialené. Ale zasa som nepracoval len na diplomovke - normálne som študoval inžinierske štúdium, mal som zamestnanie a so spolužiakmi sme rozvíjali vlastný projekt - SWIPS, ktorý žije dodnes," pousmial sa študent.

Výsledky programu
Prvotné uvedomenie si, že prišli na nejaký objav, nastal okolo Vianoc, keď si doktorand prvýkrát vizualizoval výsledky, ,,a vôbec to nebolo také zlé, ako som čakal," priblížil M. Tamajka. S projektom sa zúčastnil aj na niektorých súťažiach, ešte pred obhajobami záverečnej práce sa mu podarilo zúčastniť na súťaži ŠVOČ (študentská vedecká a odborná činnosť) a získať druhé miesto. ,,Ešte viac si cením tretie miesto z IT Spy 2016 v Prahe. Prácu sa nám tiež podarilo prezentovať na medzinárodnej vedeckej konferencii," zhrnul doktorand a doplnil, že najviac ho na svojej práci baví, že keď môže skombinovať informatiku a medicínu, vtedy ,,sa nikdy nebudete nudiť."
Potešujúce je, že napriek príležitosti zažiť letnú školu v zahraničí na jednej univerzite v Británii, ktorá je jedna z top univerzít, ktoré sa zaoberajú práve touto problematikou, University College London, chcel M. Tamajka robiť doktorandské štúdium na Slovensku. ,,Je to mladá fakulta a je úplne super stáť pri zrode niečoho takého, ako sme teraz vytvorili," nadšene povedal.
V rámci plánov do budúcnosti chce M. Tamajka v prvom rade počas doktorandského štúdia overiť hypotézu, ktorá bola skôr spomínaná. A potom pravdepodobne pracovať s umelou inteligenciou.