Искусственный интеллект в медицине

ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ В МЕДИЦИНЕ

Иску́сственный интелле́кт (ИИ, англ. Artificial intelligence, AI) — наука и технология создания интеллектуальных машин, особенно интеллектуальных компьютерных программ. ИИ связан со сходной задачей использования компьютеров для понимания человеческого интеллекта, но не обязательно ограничивается биологически правдоподобными методами

Единого ответа на вопрос, чем занимается искусственный интеллект, не существует. Почти каждый автор, пишущий книгу  об ИИ, отталкивается в ней от какого-либо определения, рассматривая в его свете достижения этой науки.

Можно выделить два направления  развития ИИ:

• решение проблем, связанных с приближением специализированных систем ИИ к возможностям человека, и их интеграции, которая реализована природой человека;
• создание искусственного разума, представляющего интеграцию уже созданных систем ИИ в единую систему, способную решать проблемы человечества.

Но в настоящий момент в области  искусственного интеллекта наблюдается  вовлечение многих предметных областей, имеющих скорее практическое отношение к ИИ, а не фундаментальное. Многие подходы были опробованы, но к возникновению искусственного разума ни одна исследовательская группа пока так и не подошла.

Области робототехники и искусственного интеллекта тесно связаны друг с другом. Интегрирование этих двух наук, создание интеллектуальных роботов составляют ещё одно направление ИИ.

Робототехника опирается на такие  дисциплины как электроника, механика, программирование. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.

Интеллектуальность требуется  роботам, чтобы манипулировать объектами, выполнять навигацию с проблемами локализации (определять местонахождение, изучать ближайшие области) и планировать движение (как добраться до цели).

Разработка и производство медицинских  роботов в XXI веке достигли таких технических и экономических успехов, что информация о них с каждым годом все меньше кажется научной фантастикой.

Достижения в области робототехники и систем искусственного интеллекта с каждым днем оказывают все большее влияние на жизнь людей в прямом смысле этого слова. Технические и экономические успехи роботостроения привели к тому, что медицина стала все чаще прибегать к помощи роботов. Сегодня медицинские роботы способны проводить сложные хирургические операции, помогают ставить точные диагнозы, ухаживают за больными и этим список их возможностей не ограничиваются.

Как мы решаем свои проблемы со здоровьем, особенно, если они серьезные? Все начинается с поиска достойной клиники и ведущего специалиста в своей области. И вот, представьте себе такую картину.

Клиника найдена, специалист – самый  успешный в данной области и принимает  он …. круглосуточно!!!

У него нет ни фамилии, ни отчества. А только наименование модели. Это Робот!

 Вот, в общем-то, перспектива  на ближайшее будущее. А пока  что роботы работают под чутким  руководством опытного врача.

 

Разделы

1. Робоврачи
2. Робокомплексы
3. Робосестры
4. Робопротезы
5. Роботы внутри нас
6. Реабилитационные роботы
7. Робопособия

 

Что такое медицинские  роботы и зачем они нужны

 

 Медицинский робот – робот, который создан для выполнения каких-либо действий, связанных с медициной вообще и здоровьем человека в частности. Десятки фантастов в сотнях своих произведений подробно описали все возможные функции, задачи медицинских роботов и даже особенности их предполагаемого устройства. В соответствии с этими описаниями робомеды будущего предстают в самых различных образах. Это и сложные миниатюрные, но очень умные «аптечки», вмонтированные в скафандр и стационарные медицинские комплексы, которые способны «и мертвого поднять». Разработаны фантастами и десятки моделей роботов помощников, нянечек и прочих санитарных работников. Есть даже вариант нанороботов постоянно присутствующих в крови человека, которые способны выводить токсины, залечивать раны и делать героев фантастических боевиков непробиваемыми в прямом смысле.

 

В реальности медицинские роботы развиваются  по схожим направлениям. Во-первых, это  хирургические комплексы. И пусть самостоятельность в принимаемых решениях у них чисто условная, но на счету этих медицинских роботов уже сотни успешных операций.

 

Вторым основополагающим направлением сегодня можно назвать класс  роботов-помощников. Эти автоматизированные медбратья и медсестры имеют гуманоидный и не очень вид, но делают большие успехи в оказании помощи человеческому медперсоналу и больным.

 

Третье направление связано, в  первую очередь, с протезированием, разработкой заменителей конечностей  человека и созданием экзоскелетов. Искусственные «умные» конечности не только помогают конкретным больным, но служат и для отработки новых технологий роботостроения.

 

Несколько в стороне от основной массы роботизированных устройств  медицинского назначения находятся  средства передвижения для людей потерявших способность двигаться самостоятельно. Будь то инвалидное кресло с интеллектуальным управлением или средство для эвакуации раненых с поля боя.

Направлением под номером пять можно считать разработку протезов внутренних органов человека и создание медицинских нанороботов. Здесь тоже есть успехи, но они не настолько впечатляющи, как в хирургии.

 

Ну и как же обойтись без роботизированных учебных пособий для будущих  медиков? Эти медицинские роботы корчатся от зубной боли, «рожают» детей и стойко переносят иные тяготы выпавшие на их долю.

 

Приведенный выше перечень направлений  развития медицинских роботов может  служить ответом на вопрос – а  зачем вообще нужны медицинские  роботы.

 

РОБОКОМПЛЕКСЫ

Подумал и поехал…  мозг управляет инвалидной коляской

Японская компания Riken в сотрудничестве с Toyota и рядом других организация  сделали очередной шаг в создании устройств управляемых непосредственно  мозгом человека. Примечательно, что  новинка не осталась на уровне академического исследования, а сразу нашла свое применение на практике. Люди, способные передвигаться только в инвалидной коляске получили шанс управлять ею самостоятельно.

В основе нового интерфейса лежит  технология электроэнцефалографии. Приемные датчики мозговых излучений преобразуют сигналы мозга, передают их на специальный ноутбук и дальше на механизмы, управляющие движением коляски. Сигналы визуально отображаются на экране компьютера, их можно видеть и на них реагировать. Движение вперед, назад, влево, вправо, стоп – оператору вполне по силам. А это позволяет самостоятельно объезжать препятствия и вообще двигаться по сложным траекториям. Прохождение сигнала и реакция на него всего 125 миллисекунд, что несколько быстрее, чем у других подобных систем.

Ролик №2

Для того, чтобы вполне овладеть навыками движения с помощью ЭЭГ- интерфейса требуется всего три часа занятий. Сферы применения этих систем очевидны. Ученые надеются, что скоро они смогут выделить сигналы мозга, которые отображают, например, эмоции человека. Интерфейсы на технологии электроэнцефалографии пытаются внедрить и для управления другими устройствами. Компания HONDA, например, работает над созданием системы управления с помощью ЭЭГ для робота ASIMO.

Фантастические достижения ученых в робототехнике вообще и в  создании медицинских роботов впечатляют. Проблем у создателей роботов остается еще много, но хочется верить, что скоро можно будет с помощью мозга управлять не инвалидной робоколяской, а роботизированным автомобилем.

 

Инвалидной коляской стало возможным управлять мимикой лица, вместо джойстика

Новая система управления инвалидной коляской была разработана для людей  с мышечной дистрофией, а также  парализованных ниже шеи. Целевой аудиторией потребителей данного изобретения  должны стать те, кто не может  использовать джойстик для управления инвалидной коляской, но стремится передвигаться самостоятельно.

Авторами новинки стали исследователи  из университета Miyazaki. Сейчас в системе  используются только четыре проводных  датчика, получающих информацию от мимических мышц лица человека. Данные от этих датчиков, а также с камеры, подвешенной высоко сзади инвалидной коляски, передаются на ноутбук, координирующий движение устройства коляски.

По словам ученых, была предпринята  попытка регулировать и скорость движения при помощи мимических мышц, но на практике это оказалось слишком сложной задачей.

 

Чтобы коляска начала движение, человеку нужно один раз сжать зубы, а  чтобы остановиться – повторить  сжатие зубов еще раз. Для поворота нужно подмигнуть глазом, соотетствующим стороне поворота. Видеокамера контролирует препятствия на пути следования: если они есть, она остановиться в метре от них, а если нет – ускорит свой ход.

 

Коммерческая версия новинки ожидается  к 2012 году. Ее планируется сделать  беспроводной с интерфейсом в  виде очков или маски.

Ролик №1

 

РОБОСЕСТРЫ

Япония является одной из ведущих  стран мира по продолжительности  жизни людей. Наверное, именно это  и послужило толчком для японских инженеров в создании робота-сиделки  Риба. Риба может аккуратно поднять  человека, усадить в кресло-каталку и уложить обратно в постель. Тот, кто ухаживает за пациентом, только координирует движения машины. Более подробно об этом «заботливом» роботе можно почитать в новости «Роботы улучшат жизнь Японских стариков».

В Японии разработан медицинский робот RIBA-II (Robot for Interactive Body Assistance). В качестве разработчиков выступают ученые Института естественных наук (RIKEN) и специалисты Tokai Rubber Industries (TRI). Основное предназначение RIBA-II – помощь сложным пациентам в больницах: пересадка из кровати в кресло, переноска, подъем с больных и т.п. В общем, робот может выполнять тяжелые физические работы, причем робот может поднять с пола пациента весом до 80 кг.

RIBA-II покрыт покрытием из специальной  резины, руки человекоподобного робота оснащены специальными резиновыми сенсорами, которые помогают определить вес человека. Робот может двигаться автономно, в том числе по заданному маршруту, избегая столкновений с различными препятствиями. С ним можно общаться голосом, программировать его действия с помощью дисплея на его спине..

Японский робот медбрат по имени HOSPI

Робот по имени HOSPI стал одним из лучших среди японских роботов в 2010 году. Робота разработала для больниц  и медучреждений фирма Рanasonic. 50 лечебных учреждений Страны Восходящего Солнца уже приняли «на вооружение» робота HOSPI. Автоматизированный медбрат умеет многое. Главная специализация робота – разносить больным по палатам таблетки и пилюли. HOSPI выдает лекарства только «по рецептам». Их заранее вводят в программируемую память робота.

Он имеет рост 130 см и весит 120 кг. Аккумуляторные батареи позволяют  роботу находиться в движении без  подзарядки больше 7 часов. Передвигается  робот по коридорам медучреждений  полностью самостоятельно, не натыкаясь  на препятствия. Специальные датчики позволяют ему огибать и движущиеся объекты.

Ролик №4

Роботы HOSPI впервые появились в  медучреждениях Японии в 2006 году. В 2009-ом робот его приобрели некоторые  больницы Южной Кореи. Последние  модификации робота HOSPI получили много  усовершенствований – в зависимости от конкретного места и условий использования робота.

 

Французский помощник одиноким старикам робот Kompaï

Обычно вести о роботах, которые помогают пожилым людям  скоротать время в одиночестве  дома, приходят из Японии. Правительство Страны Восходящего Солнца, осознав угрожающий процесс старения населения, взяло курс в развитии технологий на создание разумных механических помощников. Но, оказывается, проблема эта волнует не только японцев. Робот Kompaï родом из Франции.

Его сконструировали в одной из крупнейших робототехнических компаний Robosoft и представили впервые на прошедшей в середине марта Международной медицинской конференции 2010 ILTCI в Новом Орлеане (США). Способности французского робота для пожилых людей впечатляют. Робот Kompaï может сопровождать человека во время прогулки, понимает голосовые команды и в режиме телеконференции в любой момент может связаться с лечащим врачом или с кем-либо из родственников. При этом на видео видно, насколько робот удобен в обращении.

Ролик №3

Между человеком и роботом  происходит примерно такой диалог. «Робот!», - говорит человек. «Чем могу служить?» - откликается робот. «Что я должен купить в сегодня магазине?» - спрашивает хозяин. «Четырнадцать  яблок, четыре кусочка сыра и восемь помидоров», - отвечает робот. «Добавь к этому списку еще пять яиц», - просит человек, и робот автоматически – с голоса – заносит пожелание в свою память.

Еще один эпизод показывает, как ведет себя робот, если человеку вдруг стало плохо. Стоит сказать  об этом роботу, как он тут откликается: «Что вас беспокоит?» Еще несколько профессиональных вопросов пусть и не таким приятным голосом, как у доктора «с человеческим лицом», и вся информация отправляется к лечащему врачу.