В 2024 году отметило 108 лет со дня своего открытия крупнейшее высшее учебное заведение Нижнего Новгорода — университет им. Н. И. Лобачевского. Он начал деятельность в 1916 году как один из трёх Народных университетов России. В 60-е годы ХХ века благодаря первому в стране факультету высшей математики и кибернетики стал пионером отечественной российской ИТ-школы. В нулевые годы XXI века вуз получил статус национального исследовательского университета России и регулярно подтверждает этот статус новыми открытиями и разработками.
На базе Нижегородского госуниверситета открывается исследовательский центр «Доверенный искусственный интеллект для здравоохранения». Он появится в рамках федерального проекта «Искусственный интеллект» (ИИ) нацпроекта «Цифровая экономика Российской Федерации». Исследовательскую структуру возглавил директор Института информационных технологий, математики и механики университета Лобачевского, доктор физико-математических наук Николай Золотых.
Претендентов на создание такого центра было много — поступило 28 заявок из 17 регионов страны. Но именно ННГУ вошел в число 6 научно-образовательных организаций, которые получат государственную поддержку.
По поручению Президента России мы провели вторую волну отбора исследовательских центров в сфере ИИ в приоритетных отраслях экономики и отобрали лучшие заявки, которые прошли многоэтапную научную и методическую экспертизу. Новые центры будут активно вовлечены в научную повестку в рамках обновлённой Национальной стратегии развития ИИ до 2030 года, а также смогут реализовать масштабные задачи в сфере искусственного интеллекта совместно с отобранными в 2021 году действующими исследовательскими центрами.
Какие задачи будет решать новый центр и что же такое «доверенный» искусственный интеллект?
На создание исследовательского центра «Доверенный искусственный интеллект для здравоохранения» выделено свыше 377 млн рублей государственной поддержки при планируемом объёме внебюджетного софинансирования порядка 150 млн рублей.
Доверяй, не проверяй
«Доверенным» в цифровой среде принято называть искусственный интеллект, в результатах деятельности которого можно не сомневаться как с технической, так и с этической точек зрения. То есть пользователь не должен перепроверять результаты за нейросетью, в её расчетах исключены ошибки, она защищена от влияния перебоев в электроснабжении, данные не «подправили» хакеры и так далее. Ну и конечно, так как здоровье — это крайне деликатная тема, доступ к сведениям должен быть только у тех, кто по закону имеет на это право.
Так что от центра ИИ ННГУ ждут не только прорывных разработок, но и глобальных методологических решений.
Деятельность центра будет направлена как на разработку новых фундаментальных методов в области доверенного ИИ, так и на применение этих методов в сфере ИИ. Будут разработаны фреймворки для оценки степени доверенности, неуязвимости к атакам, исправления ошибок и объяснения решений систем ИИ.
Реализовать ИИ-решения в максимально короткие сроки вузу помогут крупные корпорации информационно-коммуникационной сферы, у которых уже есть подходящие продуктовые разработки.
Найти их помог единый центр поддержки ИТ-отрасли — АНО «Горький Тех».
Для нас было важно обеспечить для университета привлечение сильных индустриальных партнёров, а также поддержать процесс подготовки и подачи заявки. Мы надеемся, что новый центр позволит не только создавать новые отечественные технологии, но и станет платформой для новых программ обучения и исследований для нижегородских студентов.
Как сердце чувствовало
Безусловно, в пользу Университета Лобачевского при отборе говорили именно конкретные решения в области применения ИИ для защиты и сохранения здоровья. Так, например, специалисты вуза ранее запатентовали систему автоматической диагностики сердечно-сосудистой системы в режиме реального времени с использованием искусственного интеллекта.
Аппаратно-программный комплекс электрокардиографических измерений «Кардиомаяк» дает возможность без участия врача выявлять патологии сердца и своевременно обращаться за неотложной помощью.
Принцип работы «Кардиомаяка» достаточно прост. На груди человека крепится кардиограф. Данные с него в режиме реального времени передаются на сервер, где информация обрабатывается нейросетью. Она использует базу данных, включающую свыше 36 тыс. записей ЭКГ людей в возрасте от 17 до 80 лет, которых наблюдали врачи и составили по каждому случаю врачебное заключение.
На основе этой выборки «Кардиомаяк» автоматически выстраивает алгоритмы постановки диагноза*. Результаты анализа размещаются на специальном веб-сервисе, где их может посмотреть врач или сам пациент.
* Точность постановки диагноза — до 95,1%.
Сложные математические вычисления вместе с передовыми цифровыми технологиями позволяют поставить точный диагноз и выявить патологию. В перспективе прибор можно использовать не только в медицинских центрах, но и в быту, подобно тому, как мы пользуемся тонометром.
Также нижегородские ученые по одной только кардиограмме теперь способны определять приближение профессионального выгорания. Выполнить раннюю диагностику для профилактики переутомления, стресса, депрессии, нервозности, агрессии помогает цифровая платформа для вычисления уровня стресса и коррекции синдрома профессионального выгорания.
Специалисты ННГУ сформировали базу из 15 тыс. результатов электрокардиограмм участников исследования и данных об их моральном состоянии в момент тестирования. На основе этих материалов ИТ-специалисты разработали алгоритм для искусственного интеллекта. Он должен по ритму сердца понять, спокоен или эмоционально истощен человек, ориентируясь на универсальные маркеры негативных эмоций.
Иногда стресс снижает производительность труда и мотивацию эффективно работать. Особенно стрессу подвержены руководители и высококвалифицированные специалисты. Система позволяет следить за состоянием человека, чтобы при необходимости предложить варианты выхода из этого состояния.
Ещё один важный шаг, сделанный в вузе благодаря ИИ — вычисление скорости старения организма, которое зависит от возраста не напрямую. Иногда иммунная система у одного человека «изнашивается» быстрее, чем у другого. Это влёчет преждевременные «возрастные» проблемы со здоровьем.
Специальная нейросеть ННГУ, созданная в партнёрстве с Университетом Болоньи, научилась оценивать состояние человека по 10 биомаркерам, отражающим риск развития возрастных заболеваний, и делает вывод о сбоях в работе внутренних органов и систем.
Классический подход, когда мы сдаём анализы и показатели сравниваются со средними значениями, эффективен в острых случаях, когда уже видны симптомы и можно ставить диагноз. Наш метод более чувствителен к воспалительным процессам. Он поможет оценить отклонения внутри границ нормы, на ранних этапах предсказать появление возрастных заболеваний.
Звено высокотехнологичной цепи
Исследовательский центр «Доверенный искусственный интеллект для здравоохранения» возьмет на себя еще одну важную для региона практическую задачу. Здесь будут создаваться принципиально новые технологии, разрабатываться исследовательские и образовательные программы.
А значит, появится дополнительная возможность привлечь к этой работе талантливых школьников и студентов, заинтересовать их этой связкой фундаментальной науки и инфотеха. Именно она является ключом к будущему технологическому суверенитету страны.
Нижегородский центр искусственного интеллекта, безусловно, станет одной из опорных точек всей экосистемы технологического суверенитета региона, в которую уже входят ИТ-кампус мирового уровня «НЕЙМАРК», Нижегородский научно-образовательный центр, инновационный научно-технологический центр «Квантовая долина» и другие учреждения.
К слову, на карте Нижнего Новгорода скоро появится еще одна высокотехнологичная медицинская точка — кластер, специализирующийся на здравоохранении. На его территории будут вестись научные исследования в соответствующей области и разрабатываться современные медицинские изделия.
Соответствующее соглашение уже заключено между инвестором и нижегородским ИНТЦ «Квантовая долина» — единственным инновационным научно-технологическим центром в ПФО. Инициатором создания ИНТЦ в свое время также выступил нижегородский госуниверситет.
