Презентация к исследовательскому проекту: «Будущее уже наступило: искусственный интеллект в медицине».

Исследовательский проект: «Будущее уже наступило: искусственный интеллект в медицине» Выполнила ученица 7 класса МОУ «СОШ №14» а. Эдельбай Благодарненского района Ставропольского края Тойкеева Ширин Мухаметовна

Объект исследования – искусственный интеллект. Предмет исследования – искусственный интеллект в медицинской диагностике. Цель исследования –  осветить вопросы, связанные с применением искусственного интеллекта в медицине, рассмотреть последние достижения в этой области.  Проблема: В ближайшем будущем применение  систем искусственного интеллекта качественно преобразит современную медицину.

Задачи исследования: Рассмотреть сущность понятия «искусственный интеллект», решаемые им задачи; Изучить применение искусственного интеллекта в различных сферах жизни и науки; Исследовать применение искусственного интеллекта в частности в медицине и в медицинской диагностике; Изучить основные разработки искусственного интеллекта в медицине в России и в мире; Определить перспективы развития искусственного интеллекта в медицине с учетом текущих разработок.

Методы и методики  исследования включают в себя: анализ научной литературы, интернет-источников, обработка и синтез полученной информации. Актуальность темы обуславливает тот факт, что практики и опыта врача может не хватать для верной диагностики заболевания. Обладающая доступом к научной литературе и миллионам историй болезней нейронная сеть может быстро классифицировать случай, соотнести его с похожими и сформулировать предложения по плану лечения.

Искусственный интеллект (ИИ) (Artificial Intelligence (AI) – это технология, а точнее направление современной науки, которое изучает способы обучить компьютер, роботизированную технику, аналитическую систему разумно мыслить также как человек.

Алан Тьюринг стал первопроходцем в исследованиях, после публикации статьи «может ли машина мыслить?», в которой описан некий эмпирический тест, с помощью которого выясняется, считается ли машина разумной или нет.

История развития ИИ: Клод Шеннон в 1950 году публикует отчет интеллектуальной шахматной игры. В 1956 году Джон Маккарти вводит термин ИИ и демонстрирует первый запуск программы в исследовательский центре, в Питтсбурге. А в 58 создает lisp – язык программирования для ИИ. В 1964 году в МТИ Дэнни Боброва в своей диссертации демонстрирует, что компьютеры хорошо воспринимают естественный язык. Годом позже, американский ученый Джозеф Вейценбаум в МТИ разрабатывает Элизу (привет бабушка Сири) – интерактивного ассистента, разговаривающего на английском языке. В 1969 году, ученые из Стэнфорда представили общественности робота Шеки, который имеет двигатели, воспринимает некоторую информацию и решает специальные задачи. Робот Шеки

В 1973 году исследователи Эдинбургского университета создали Фредди – «зрячего» робота, способного обнаружить модели и собрать их. Шестью годами позже была сооружена «Стэнфордская тележка» — компьютеризированный автономный автомобиль. В 1985 году была написана программа для создания оригинальных художественных образов, художником Гарольдом Коэном. Развитие ее поддерживалось на протяжении множества лет.

В 1997 году чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова обыграла программа В 2000 году Массачусетский технический институт демонстрирует эмоционального робота Кисмет.  В это же время, робота Номад отправляют в исследовательскую экспедицию в отдаленные районы Антарктиды.

За этот период, ИИ эволюционировал и пошел по двум независимым стезям: нейрокибернетика (использование искусственных нейронных связей, биологический подход); логический подход (имитация речи, мышления и других процессов интеллекта).

Главные цели искусственного интеллекта: Создание аналитических систем, которые обладают разумным поведением, могут самостоятельно или под надзором человека обучаться, делать прогнозы и строить гипотезы на основе массива данных. Реализация интеллекта человека в машине – создание роботов-помощников, которые могут вести себя как люди: думать, учиться, понимать и выполнять поставленные задачи.

Применение искусственного интеллекта в различных сферах жизни и науки: Промышленность: Банковские системы: Крупные промышленные компании таких государств, как Япония, Китай, США, Германия и Швейцария, инвестируют в новые технологии: Сбор деталей. Робот, запоминая последовательность действий, справляется с соединением деталей самостоятельно. Бухгалтерские расчеты. Суперкомпьютеры учатся и принимают логические решения. Замена консультантов. Робот, наравне с человеком, может вести диалог с покупателем на высоком уровне и дать ответы на стандартные вопросы. Уже сегодня многие банки используют ИИ для обеспечения качественной клиентской поддержки. Также с помощью умных систем происходит обнаружение аномалий и предотвращение критичных ситуаций. Кроме того, ИИ активно применяется для выявления мошеннических действий с картами.

Применение искусственного интеллекта в различных сферах жизни и науки: Финансовая сфера: Сельское хозяйство: Финансовые аналитики, заручившись поддержкой искусственного интеллекта, занимаются анализом рынка и пытаются предсказать пути его развития. Японские брокеры из Nomura Securities  создали новую технологичную торговую систему, способную после изучения информации о рынке в прошлых периодах делать высокоточные выводы о том, как в ближайшем будущем будут происходить колебания цен акций. Повсеместное внедрение робототехники в сельском хозяйстве представлено такими разработками: Беспилотные летательные аппараты, оснащенные радарами и GPS-мониторингом, опрыскивают с/х культуры, обеспечивают надежную доставку опасных химикатов и аэрофотосъемку. Роботы для сбора урожая. Если зерноуборочные машины существуют уже давно, то робота, который собирает клубнику, удалось создать совсем недавно. ИИ, уничтожающий сорняк. Hortibot, разработка Орхусского университета (Aarhus Universitet) в Дании, распознает и устраняет сорняки двумя способами: механическим путем и точечным опрыскиванием гербицидами. Этот робот стал настоящим прорывом.

Дорожное движение: Применение искусственного интеллекта в различных сферах жизни и науки: Цель внедрения ИИ в данной сфере – борьба с пробками. Такие системы уже успешно работают в крупных городах Европы, Северной Америки и Азии. Сбор информации со светофоров, анализ плотности движения, ДТП, метеоданных и прочих факторов, создающих пробки – вот, что входит в функции компьютера. Как результат, интеллектуальная система в режиме онлайн контролирует дороги, прогнозирует, каким будет трафик, и согласно этому, переключает светофоры. Она следит не только за движением транспорта на дороге, но и помогает водителям. Их разработкой занимается компания Google, AKTIV, Tesla Motors и некоторые другие.

Быт: Применение искусственного интеллекта в различных сферах жизни и науки: «Умный дом» (smart house), который в дальнейшем станет типичным примером ИИ. Крупнейшими производителями считаются Yamaha, Siemens, Abb, Beckhoff и Legrand. К примеру, такая система раздвинет занавески с утра, разбудит хозяев и сварит кофе. В дальнейшем функционал «умного дома» будет расширен вплоть до того, что шкаф будет автоматически распаривать одежду, а холодильник – заказывать еду. Также популярными остаются пылесосы, способные не только выполнить уборку, но и передвигать предметы и самостоятельно заряжаться Еще одним примером бытового применения ИИ являются автоматические переводчики. Человекоподобных андроидов используют не только по хозяйству, но и для общения. Так, в Китае один счастливчик успел жениться на роботе. Им оказался инженер Чжэн Цзяцзя, который сам смастерил себе невесту.

Применение искусственного интеллекта в медицине и в медицинской диагностике. Врачу бывает сложно верно диагностировать заболевание, особенно если у него не слишком много практики или конкретный случай далёк от его профессионального опыта. Тут на помощь может прийти искусственный интеллект, имеющий доступ к базам с тысячами и миллионами историй болезни (и другой упорядоченной информацией).

Применение искусственного интеллекта в медицине и в медицинской диагностике. Программы искусственного интеллекта применяются в таких практиках, как процессы диагностики, разработка протокола лечения, разработка лекарств, персонализированная медицина, а также мониторинг и уход за пациентами.

Перспективы развития искусственного интеллекта в медицине с учетом текущих разработок

Перспективы развития искусственного интеллекта в медицине с учетом текущих разработок Виртуальные помощники будут работать вместе с терапевтами Появятся цифровые ассистенты вроде Siri, специализирующиеся на медицине. Они будут следить за состоянием пациента и помогать терапевту ставить диагнозы и назначать лечение. Кстати, некоторые компании уже пытаются разработать искусственный интеллект для врачей, например, IBM экспериментирует в этой области со своим суперкомпьютером Watson, а британский стартап Ada разрабатывает «виртуальную медсестру». И это еще только начало.

Перспективы развития искусственного интеллекта в медицине с учетом текущих разработок Виртуальные ассистенты будут собирать, анализировать и предоставлять врачам огромное количество данных о каждом пациенте. Это будет информация самого разного типа: история болезни, эпидемиологическая статистика, изображения, видео, геоданные, комментарии и рекомендации терапевта. С помощью всех этих данных врачи смогут улучшить качество лечения. Работа с виртуальными помощниками станет обязательной для лучшей врачебной практики. Лечение хронических заболеваний улучшится в 5-10 раз Искусственный интеллект поможет врачам лучше лечить пациентов с хроническими заболеваниями. Искусственный интеллект будет помогать следить за своим здоровьем Виртуальные помощники будут помогать не только больным, но и здоровым людям.

Перспективы развития искусственного интеллекта в медицине с учетом текущих разработок Развитие компьютерного зрения, машинного обучения и механизма распознавания естественного языка приведет к тому, что люди смогут сами «показать» или рассказать ИИ, что они делают для поддержания здоровья. С помощью датчиков распознавания движения цифровые помощники будут собирать ценную персональную информацию. В домах появятся медицинские приборы, которые раньше были только в больницах Уже сейчас появляется новое поколение домашних медицинских приборов, оснащенных продвинутыми сенсорами и механизмом визуализации. Например, коврик AliveCor, который подключается к мобильному телефону и измеряет ЭКГ. С его помощью можно в любое время узнать состояние сердечного ритма.

Перспективы развития искусственного интеллекта в медицине с учетом текущих разработок Новые инструменты диагностики и лечения станут доступнее Роботы будут помогать людям заботиться о своем здоровье

Вывод В ходе своего исследования я нашла очень много научной и научно-фантастической литературы. Стало понятно, что мы сейчас стоим на пороге эры искусственного интеллекта. Активно развивается глубинное обучение, компьютерное зрение, механизм обработки естественного языка, и в кармане каждого человека уже есть небольшой суперкомпьютер. Очевидно, что сейчас развитие ИИ переживает стремительный взлет. Множество современных ИИ, таких как, например, Siri, Cortana, Alexa, Google Assistant и другие «умные чат-боты» пока что находятся в зачаточном состоянии, и их возможности очень ограничены. Но не забывайте, что они умеют обучаться, как люди, а значит сегодня они ползают, а завтра будут ходить и бегать. Спустя несколько лет цифровые помощники смогут полноценно разговаривать с людьми, учиться на примере пользователя, понимать контекст и активно помогать окружающим. Если применить все эти возможности в сфере здравоохранения, то миллионы людей станут здоровее. У врачей появятся помощники и время на практику, а бюджет сэкономит миллиарды долларов. Такой будет эра искусственного интеллекта, и уже совсем скоро мы будем в ней жить.