کشف آب مروارید توسط کامپیوترها!
مجله علمی ایلیاد - بر اساس نتایج تحقیقی جدید، سیستم هوش‌مصنوعی جدیدی که کنترل بینایی توسط مغز را شبیه‌سازی می‌کند، قادر است به خوبیِ پزشکان بیماری نادر چشمی را تشخیص دهد. محققان می‌گویند: «این سیستم جدید که بر تشخیص یک بیماری نادر چشمی به نام «آب مروارید» مادرزادی تمرکز دارد، می‌تواند روزی در تشخیص بیماری‌های دیگر چشمی نیز به کار رود.»
در این تحقیق دانشمندان چینی از شبکه‌ی عصبی‌مصنوعی به نام «CC-Cruiser» استفاده کرده‌اند. این شبکه، شبکه‌ی عصبی کانولوشنی است؛ به این معنا که بر اساس نحوه‌ی قرارگیری و ارتباط نورون‌ها در مناطقی از مغز که مسئول بینایی هستند، طراحی شده است. هدف دانشمندان بررسی توانایی شبکه‌های عصبی در تشخیص بیماری‌های نادری است که ده درصد جمعیت جهان به آن مبتلا هستند.
دکتر «هاوتن لین» که یکی از نویسندگان ارشد این مقاله و چشم‌پزشک در دانشگاه سون یات سن در گوانگژوی چین است، می‌گوید: «ما از کار گروه DeepMind الهام گرفتیم. آنها با استفاده از هوش‌مصنوعی توانستند بازیکنان حرفه‌ای بازی‌های ویدیویی را مغلوب کنند. از آنجایی که هوش مصنوعی قادر است بازی‌ها را از بازیکنان واقعی ببرد، چرا عاملی نسازیم که همچون پزشکان قادر به تشخیص بیماری‌های انسان باشد؟»
لین می‌گوید: «تحقیقات قبلی پیشنهاد می‌دهند شبکه‌های عصبی کانولوشنی درتشخیص تصویر با استفاده از اسکن داده‌ها خوب عمل می‌کنند.» دانشمندان می‌گویند شبکه‌های عصبی کانولوشنی در اسکن تصاویر چشم برای تشخیص آب مروارید مادرزادی بسیار مفید است. آب مروارید مادرزادی باعث پوشیده شدن لنز چشمان کودک از زمان تولد می‌شود و می‌تواند سبب از دست رفتن بینایی بدون امکان بازگشت شود.
محققان ابتدا CC-Cruiser را با استفاده از تصاویری که برای برنامه‌ی ویژه‌ی کودکان در مورد آب مروارید که توسط وزارت سلامت چین تهیه شده بود، آموزش دادند. تصاویر شامل ۴۷۶ عکس از کودکان با چشم سالم و ۴۱۰ عکس از کودکان دارای آب مروارید با شدت‌های متفاوت بود.
محققان پس از آموزش ، آن را آزمایش کردند. آنها برای آزمایش از داده‌های ۵۷ نفر استفاده کردند که شامل ۴۳ نفر با چشم سالم و ۱۴ نفر مبتلا به آب مروارید مادرزادی بود. محققان می‌گویند شبکه‌ی عصبی توانست با درستی ۹۸.۲۵ درصد موارد مبتلا به آب مروارید مادرزادی را شناسایی کند، با درستی ۱۰۰ درصد مکان آن را مشخص کرده و با درستی ۹۲.۸۶ درصد درمان مناسب را پیشنهاد دهد.
سپس در آزمونی سخت‌تر محققان نادر بودن آب مروارید مادرزادی را شبیه‌سازی کردند. آنها تصاویری از ۳۰۰ فرد سالم و فقط ۳ تصویر از کودکان مبتلا به آب مروارید مادرزادی را به عنوان ورودی آزمایش به شبکه‌ی عصبی دادند. محققان مشاهده کردند که شبکه‌ی عصبی می‌تواند به درستی تصاویر سالم و تصاویر کودکان با آب مروارید را از هم جدا کند، ارزیابی درست انجام دهد و تصمیمات درمانی درست بگیرد.
در آزمایشی دیگر ۵۳ تصویر شامل ۱۳ تصویر از چشمان سالم و ۴۰ تصویر از چشمان افراد مبتلا به آب مروارید که از اینترنت گرفته شده بود را به عنوان ورودی به شبکه‌ی عصبی دادند. در این آزمایش شبکه‌ی عصبی به میزان بسیار کمی، کمتر ازقبل موفق به تشخیص درست بود. شبکه‌ی عصبی با درستی ۹۲.۴۵ درصد قادر به تشخیص موارد مبتلا به آب مروارید مادرزادی، با درستی ۹۴.۸۷ درصد موفق به تعیین درست مکان آن و با درستی ۸۹.۷۴ درصد توانست درمان مناسب را پیشنهاد دهد. محققان می‌گویند که ممکن است این اختلاف به دلیل تفاوت نور، زاویه و رزولوشن سیستم‌های عکس‌برداری مختلفی باشد که پزشکان استفاده کرده‌اند.
محققان همچنین میزان درستی تشخیص CC-Cruiser را با میزان درستی تشخیص پزشکان مقایسه کردند. آنها ۵۰ تصویر شامل انواع متفاوتی از شرایط چالش‌برانگیز پزشکی که توسط مجموعه‌ای از متخصصان طراحی شده بود را به سه چشم‌پزشک تازه کار تا حرفه‌ای و همچنین CC-Cruiser نشان دادند. محققان می‌گویند تشخیص شبکه‌ی عصبی به خوبی تشخیص پزشکان بود. به عنوان مثال CC-Cruiser تمامی بیماران مبتلا به آب مروارید مادرزادی را تشخیص داد؛ درحالی که هر سه چشم‌پزشک یکی از موارد ابتلا را تشخیص ندادند.
محققان می‌گویند امروزه استراتژی کمک به افراد مبتلا به بیماری‌های نادر، ساختِ مراکز مراقبتی تخصصی است. ساخت مراکز این چنینی بسیار پر هزینه بوده و بخاطر پراکندگی جغرافیای بسیاری از بیماران در معرض مراقبت کافی قرار نمی‌گیرند. از طریق اینترنت می‌توان بسیاری از بیمارستان‌ها را با استفاده از شبکه‌ی عصبی به متخصصان کامپیوتری بیماری‌های نادر مجهز کرد.
محققان وب سایتی نیز برای CC-Cruiser ایجاد کرده‌اند. بیمارستان‌ها می‌توانند داده‌ها را به پلت‌فرم این وب سایت که بر اساس سیستم ابری است منتقل کنند تا شبکه‌ی عصبی آنها را ارزیابی کند. همچنین بیمار و پزشک می‌توانند از طریق وب سایت باهم در ارتباط باشند.
لین می‌گوید: «این تحقیق که برای تشخیص و ارزیابی آب مروارید مادرزادی صورت گرفته است را می‌توان برای تشخیص بیماری‌های دیگری که بر اساس تصویربرداری پزشکی قابل تشخیص هستند توسعه داد.»
لین در مصاحبه‌ای گفته است: «ساخت پزشک روباتیکی همچون شخصیت بی‌مکس درفیلم قهرمان بزرگ ۶ یکی از رویاهای رام نشدنی انسان است. ما معتقدیم کاری که انجام داده‌ایم قدمی به سوی ساخت بی‌مکس در دنیای واقعی است. پیش از آنکه بتوانیم هوش‌مصنوعی را در شرایط بالینی عادی قرار بدهیم، لازم است آزمایشات بالینی بیشتری را از سر بگذراند.»
نوشته: چارلس چوی
ترجمه: مجله علمی ایلیاد