AI, лечение от рака и Starman — эксперты вспомнили главные новости науки прошедшего года

29 января информационный центр по атомной энергии Санкт-Петербурга провел первый в 2019 году выпуск устного журнала «Язык Эйнштейна» публичную дискуссию о главных новостях науки за прошлый год с участим ученых-популяризаторов. Организаторы попросили экспертов рассказать о главных научных достижениях в своих областях. В обсуждении участвовали специалист по машинному обучению Иван Дрокин, физик и победитель Science Slam Андрей Серяков, инженер-конструктор космического приборостроения Александр Хохлов и биохимик Екатерина Хомякова. ITMO.NEWS собрал главные тезисы выступлений.

Первый выпуск устного журнала «Язык Эйнштейна»

Александр Хохлов, инженер-конструктор космического приборостроения Центрального научно-исследовательского института робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК), председатель молодёжной секции Северо-Западной организации Федерации космонавтики России

Одним из главных событий прошлого года стал запуск ракеты Falcon Heavy почти год назад — шестого февраля. Она вывела на околоземную орбиту электромобиль Tesla Roadster с манекеном по имени Starman за рулем, который был одет в костюм SpaceX. 

Это знаковое событие по нескольким причинам. Во-первых, это акция возвращения доверия. Маск обещал пустить ракету еще в декабре 2017 года, но тогда стало ясно — потребуется отсрочка. А просто так перенести — это проиграть. Вспомните, например, какую реакцию вызывают у публики постоянные переносы Роскосмоса.

Поэтому очевидно, что Запуск Falcon Heavy с машиной и манекеном внутри — тщательно продуманный PR-ход по возвращению доверия и достижению максимальной огласки. И трюк сработал! Вскоре после запуска ракеты и успешного возвращения двух боковых модулей на Землю Space X получил заказы от Министерства обороны США на запуск тяжелых спутников на геостационарную орбиту. Компания проведет полеты в рамках сотрудничества уже в этом году.

Во-вторых, это успешный запуск самой тяжелой ракеты, которую использует человечество. Американская Delta Heavy и российская Прото выводят на околоземную орбиту порядка 20-30 тонн. Falcon Heavy выносит 60 тонн с небольшим, а к Марсу так и вовсе может отправить 16.

В-третьих, на запуске ракеты шестого февраля присутствовало рекордное количество людей. Люди приезжали во Флориду и расставляли палатки заранее, чтобы занять хорошее место. Все, как показывают в старых фильмах про программу «Аполлон». Вообще, это везение Америки, что космодром находится на территории страны, — сел в машину и доехал. У нас же — едь в Казахстан.

Основная мораль истории с запуском вот в чем. Каждый, кто интересуется космонавтикой серьезно, знает: все пуски проводятся на конкурсной основе, они требуют огромных денег и сотни согласований. В принципе, государственная космическая стратегия расписана на многие годы. В соответствии с ней никто из нас может и не дожить до полета людей на Марс.

А Илон Маск выступает лучиком надежды. Планы SpaceX обычно переносятся вправо, но они происходят. Например, совсем скоро полетит его корабль Dragon 2 на МКС.

Корабль Dragon 2 от SpaceX. Источник: spacex.com
Корабль Dragon 2 от SpaceX. Источник: spacex.com

Конечно, Маск не идеал. Недавно он сократил 10%  сотрудников компании. Но несмотря на все проблемы, у него есть общечеловеческая миссия — стимулировать остальных. Пока у всех расписаны планы на годы вперед, Маск к 2020 году полетит на Марс. Он молодец, и здорово, что NASA ему помогло.

Екатерина Хомякова, биохимик, автор книги «Как работает иммунитет. Разоблачение мифов о здоровье», старший сотрудник ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Одна из глобальных проблем, которая сейчас получает все больше и больше решений, это онкологические заболевания. В чем новость? В 2018 году впервые вылечили пациенту с раком поздней стадии. Это был рак груди, агрессивный, устойчивый к лекарствам до предпринятой учеными попыткой натравить на опухоль собственные иммунные клетки — Т-лимфоциты. Они есть у каждого человека и работают как натуральные киллеры: распознают опухолевые клетки и вовремя их уничтожают. Когда система дает сбой, организм заболевает.

Ученые отобрали у пациентки Т-лимфоциты, способные распознавать опухоль, размножили их и выпустили обратно в кровь. В итоге, она выздоровела. Это одна из многих обнадеживающих историй, которые показывают: иммунотерапия действительно работает. Другой вопрос, как она будет внедряться: процедура очень дорогая, стоит сотни тысяч долларов.

Т-лимфоциты вокруг раковой клетки. Источник: en.wikipedia.org
Т-лимфоциты вокруг раковой клетки. Источник: en.wikipedia.org

Кстати, Нобелевскую премию 2018 по медицине получили Джеймс Аллисон и Тасуко Хондзе за технологию ингибиторов. В иммунной системе есть определенные молекулы, которые мешают клеткам иммунной системы убивать цели. Опухолевые клетки начинают продуцировать эти молекулы в высоком количестве, чтобы обмануть иммунитет. Если найти эти блокирующие молекулы и подобрать к ним ингибиторы, то есть отключить, злокачественная опухоль останется без защиты.

В лечении женщины, которую удалось спасти от рака груди, использовали два подхода: и выращивание Т-лимфоцитов, и ингибиторы.  То есть ученые подошли с двух сторон и, возможно, поэтому достигли высокой эффективности. В будущем можно ожидать новых побед.

Иван Дрокин, прикладной математик, специалист по машинному обучению, директор по науке компании BrainGarden, директор по исследованиям и разработкам Botkin.ai

В 2018 американская организация FDA, аналог нашего Миндзрава, разрешила использование различных систем на базе машинного обучения для клинической практики. Это ассоциация определяет, какие продукты, тесты и технические девайсы можно выводить на американский рынок и использовать для лечения людей. Каждое лекарство должно получить их одобрение перед поступлением в продажу. Даже клинику и пилотные испытания нельзя сделать до одобрения FDA.

Почему это важно? В 2018 году сразу две компании получили разрешение на продажу своих средств на клиническую практику, и оба связаны с мозгом. Первый препарат ищет закупорки крупных сосудов, то есть пытается ускорить оповещение специалиста о том, что у пациента есть закупорка сосудов в голове. Тем самым снизить время на диагностику и повысить шанс на выживание. Второй препарат ищет кровоизлияния в мозг.

Автоматический анализ изображений КТ, МРТ, маммографии и цифрового рентгена. Источник: botkin.ai
Автоматический анализ изображений КТ, МРТ, маммографии и цифрового рентгена. Источник: botkin.ai

MDA меняет всю концепцию к одобрению таких продуктов. Раньше продукты на базе машинного обучения шли по общему протоколу со всеми тестами, клиниками. Процесс рассмотрения занимал очень много времени, и мало какие компании дожидались. Теперь же есть отдельный комитет, который занимается исключительно продуктами на базе таких алгоритмов. Упрощенная структура позволит быстрее выходить компаниям на рынок и пвнедрять инновации в клиники. По сути, FDA открывает дорогу другим стартапам.

Меня очень часто спрашивают о том, что делать, когда искусственный интеллект лишит нас всех работы. Не лишит, не переживайте. Врачи работу тоже не потеряют, скорее прибавится – инструменты не принимают решения за врача. Они лишь оптимизируют поток пациентов. В тот момент, когда пациент попадает на обследование, специалист еще не успел посмотреть его исследования, поэтому принимает всех в порядке очереди. Система позволяет ранжировать пациентов заранее. Она говорит ему: товарищ врач, у этих пациентов все плохо, посмотри на них первыми, а эти кажутся здоровыми, у них все нормально. Одно это ранжирование уже позволит сократить время от поступления в лечебное учреждение до начала лечения и тем самым спасать жизни.

Еще один интересный момент: сейчас в США очень мало студентов-медиков идут обучаться на радиолога. Молодые специалисты думают примерно так: еще лет пять, и искусственный интеллект оставит нас без работы. В связи с кризисом профессии факультеты заманивают их красивыми словами вроде «самого высокотехнологичного направления в мире».

Первый выпуск устного журнала «Язык Эйнштейна»
Первый выпуск устного журнала «Язык Эйнштейна»

Чем это хорошо для индустрии и пациентов? Внедрение таких систем позволяет контролировать качество работы врачей-специалистов и повышать скорость доставки лечения для конкретного пациента. В компании Botkin.ai  я занимаюсь скринингом рака легких на базе машинного обучения и могу поделиться интересной статистикой. Специалисты из FDA провели ретроспективное исследование: взяли всех пациентов с диагностированным раком легких и отмотали назад — собрали их же исследования, сделанные за год до постановки диагноза. В 23 % случаев рака на снимке нет: то есть его было объективно невозможно диагностировать год назад. А в 77 % либо эти признаки не были замечены радиологом, либо был поставлен неправильный диагноз. То есть почти треть пациентов получили некорректное диагностирование год назад. В защиту радиологов можно сказать, что у них правда большая нагрузка, им необходимо просматривать огромные снимки с маленькими беленькими точками сосудов, сосредоточиться сложно.

Нейросети вряд ли допустят такую ошибку. Но они не работают изолированно: только в связке с человеком они максимально эффективны. Есть парадигма human AI loop — замкнутая связь между человеком и машиной, которые учатся кооперироваться друг с другом. Это система, которая порождает динамику и изменение процессов. Искусственный интеллект можно рассматривать как усилитель мозговых способностей радиологов.

Андрей Серяков, физик, научный сотрудник Лаборатории физики сверхвысоких энергий, участник эксперимента NA61/SHINE CERN, создатель паблика «ЦЕРНач»

У нас открывается новая эра в астрономии: впервые был зарегистрирован источник высокого нейтрино в космосе. 29 сентября 2017 года нейтринная обсерватория IceCube зарегистрировала сигнал от пришедшего нейтрино, энергия которого была в 40 раз больше, чем у протонов в большом адронном коллайдере.

Нейтрино – это нейтральные фундаментальные частицы, которые проносятся сквозь нас и ни с чем не взаимодействуют. Сейчас их много исследуют, в 2015 году ученые Такааки Кадзита и Артур Макдональд получили Нобелевскую премию по физике «за открытие нейтринных осцилляций, показывающих, что нейтрино имеют массу». IceCube, находящийся на Южном полюсе, – это кубический километр льда, который напичкан сенсорами.

Нейтринная обсерватория IceCube. Источник: icecube.wisc.edu
Нейтринная обсерватория IceCube. Источник: icecube.wisc.edu

И это первый раз, когда сенсоры станции показали, откуда нейтрино пролетает. IceCube указал уток в небе и отправил сигнал в другие обсерватории по миру. Спустя короткое время они направили свои телескопы исследовать ту же точку. Вместе они смогли зафиксировать место, откуда все прилетело. Это был блазар — активное ядро галактики, такая черная дыра, которая съедает пространство и отправляет нейтрино. Находится блазар в нескольких миллиардах световых лет от нас.

Получается, астрономия перешла на новый уровень: она исследует не только фотоны, но и нейтрино. Эти частицы помогут нам найти ответ на загадку космических лучей. Это ядра атомов и элементарные частицы, которые движутся в свободных пространстве и обладают огромной энергией. Определение состава лучей и принцип распределения по ним энергии могут дать новую информацию о природе Вселенной.

 

Архив по годам:
Пресс-служба