История медицины. Искусственный интеллект

«Хочу стать профессором математики»

В медицине ИИ первоначально использовался для упрощения доступа к информации. Предпосылки к этому берут свое начало в 1879 году: в Национальной медицинской библиотеке США задумались о том, как широко и оперативно распространять последние новости медицинском науки. Трудность заключается в поиске качественной медицинской литературы и источников, которым можно было бы доверять.

Этот запрос и привел к созданию первого ИИ, который был призван помогать медицинскому сообществу – системе MEDLARS (Medical Literature Analysis and Retrieval System). Эта система анализа медицинской литературы и получения данных из нее появилась в Национальной медицинской библиотеке США в 1964 году. С 1971 года эта система перешла в онлайн и превратилась в работающую поныне систему MEDLINE (MEDlars, onLINE), которая широко использует алгоритмы искусственного интеллекта и машинного обучения в своей работе и представляет из себя своего рода «медицинский Google» для поиска научной литературы.

Исследователю не нравились существующие языки, которые были созданы без учета всех возможностей. В 1958 году, работая профессором в Массачусетском технологическом институте (MIT), мужчина разработал новый язык LISP. Сегодня LISP, хоть и не в оригинальной форме, но используется в робототехнике, различных научных приложениях, множестве онлайн-сервисов, включая обнаружение мошенничества с кредитными картами и расписание авиарейсов.

«У 42-летней женщины в течение трех дней наблюдались головная боль, тошнота и лихорадка. Результаты физикального обследования показывают ригидность затылочных мышц и кому. Люмбальная пункция показала уровень белка 580 мг/дл и количество лейкоцитов 374/мкм, с 66% полиморфноядерных лейкоцитов».

К новым направлениям разработки относятся создание платформ для прогнозирования исходов родов, ИИ для ускорения рабочего процесса по секвенированию ДНК, прогнозирование распространения инфекций и многие другие сферы медицины — от кардиологии до возможностей медицинской профилактики.

Любопытно, что именно в 1970-е годы, когда был очевиден расцвет медицинского ИИ, началась эпоха, которую принято называть «зимой искусственного интеллекта»: недостаточность мощностей, отсутствие современного Интернета, завышенные ожидания от ИИ привели к резкому сокращению финансирования – и на некоторое время прорывы в этой области прекратились.

Что не так с Deep Blue

Вот, что Джон Маккарти написал после шахматного матча-реванша: «Компьютерные шахматы развились так же как генетика, если бы генетики сосредоточили свои усилия, начиная с 1910 года, на выведении гоночной дрозофилы. У нас была бы наука, но главное ― очень быстрые плодовые мушки». Маккарти не считал победу компьютера в шахматном турнире чем-то выдающимся. Ведь машина была изначально запрограммирована на выигрыш. Зато ученый очень хотел, чтобы она сдала «Тест Тьюринга».

Джон с детства был очень умным. Окончил среднюю школу в Белмонте на два года раньше. В 15 лет приобрел учебник по математике, по которому учились студенты Калифорнийского технологического института, известного под названием «Калтех», и начал заниматься по нему самостоятельно. Через год парень решил поступить только в этот университет, а в мотивационном письме написал: «Хочу стать профессором математики». Его приняли на первый курс, однако один из преподавателей считал, что студенту нечего делать на его лекциях. То же самое произошло и на втором курсе. В результате парня перевели на выпускной курс. Однако юноша провалил экзамен по физике и был вынужден отслужить в армии США для повторного поступления.

В 1975 году в Стэнфорде защитил свою диссертацию PhD будущий основатель биомедицинской информатики Эдвард Шортлифф (Edward Shortliffe). Его работа представляла собой одну из ранних экспертных систем, основанных на достаточно искусственном интеллекте, написанной на языке Лисп. Система называлась MYCIN, отсылая к своему функционалу. Этот ИИ-помощник должен был помогать врачу распознать патогенные бактерии, вызывающие опасные состояния типа менингита или бактериемии (бактериальное заражение крови), а затем назначать антибиотики и рассчитывать их дозировку, исходя из массы тела пациента.

Немаловажную роль в развитии ИИ занимает машинное обучение, и в последние годы множество различных открытий и достижений (в том числе в сфере медицины) связаны с использованием такого алгоритма ИИ как нейронные сети, которые построены по аналогии с биологическими нейронами человеческого мозга и настроены на изучение информации.

При этом при попытках перенести ИИ в реальные условия появилось несколько серьезных проблем. Первая – временная: для работы с системой даже опытному врачу требовалось не менее получаса, что в условиях реальной практики было слишком много. Вторая – юридическая.

Определение «искусственный интеллект» придумал именно Маккарти в 1955-м, он в то время был доцентом математики в Датрмутском колледже. Хотел отграничить эту область исследований от уже хорошо известной кибернетики. Собственно эта тема и стала ключевой во время семинара, состоявшегося летом 1956 года. Мероприятие организовал сам Маккарти совместно с тремя коллегами.

В документе описаны темы, которые ученые считают фундаментальными для этой области исследований: нейронные сети, теория вычислимости, творчество, обработка естественного языка. По мнению автора предложения и его коллег, достаточно было бы подробно описать любую особенность разума человека, а затем передать эту информацию машине, созданной для его имитации.

Обычная плодовая муха, или дрозофила, долгое время служила объектом для генетических и биологических исследований из-за простоты своего строения перед переходом к изучению более сложных организмов. Аналогично, ученые в области искусственного интеллекта анализируют игры из-за их простоты, чтобы вывести общие принципы, которые можно применить в реальной жизни.