В решении проблемы оперативного определения состояния здоровья человека удалось очень серьезно продвинуться школьникам Уральской проектной смены в образовательном центре «Сириус». Старшеклассники успешно реализовали проект «Нейросеть для неинвазивной тест-системы», который эксперты назвали одним из лучших.
Как известно, в настоящее время в мире существует несколько сотен лабораторных диагностических тестов оценки состояния организма человека, большинство из которых являются инвазивными и дорогостоящими. Участники Уральской проектной смены пришли к выводу, что наиболее адекватным в таких условиях будет создание неинвазивной тест-системы с использованием искусственной нейронной сети.
«Такой тест выглядит следующим образом, — говорит научный руководитель проекта младший научный сотрудник отдела общей патологии Уральского государственного медицинского университета Арина Максимова. — С внутренней поверхности щеки человека с помощью цитощеточки берется биологический материал. Затем он фиксируется на стекле, высушивается, красится специальными реактивами и изучается на 40-кратном увеличении с использованием нейросети, которая имеет большую базу данных по структуре клеток — как здоровых, так и с патологиями. Это позволяет системе определить, есть ли в организме человека какой-либо патологический процесс».
Таким негативным процессом может быть, к примеру, воздействие извне, факторы окружающей среды, выполняющие роль мутагенов, или это могут быть внутренние механизмы самого организма. Данное изобретение повысит скорость и точность классификации клеток (нормальных и с кариологическими аномалиями) биологического материала. Весь тест занимает не более пяти минут. Предварительный диагноз должен стать поводом для более глубокого обследования.
Данный проект проводился на стыке медицины и информационных технологий — медики занимались разметкой дата-сетов c информацией об образцах биологических материалов (их было несколько сотен), а специалисты в области IT обучали нейронную сеть.
«Мы разрабатывали нейросеть, обучали ее на подготовленных нами дата-сетах, — говорит ученица школы № 64 города Лесного Екатерина Киселева, — Сделали архив фотографий клеток, снятых через микроскоп, после чего мы размечали фотографии и загружали их в базу данных нейронной сети. Раньше у нас не было опыта такой работы, проект был очень масштабным, глобальным, и нам не верилось, что мы сможем все успеть сделать за три недели. И мы очень рады, что у нас все получилось, и наша разработка вошла в пятерку лучших проектов Уральской проектной смены».
По словам консультанта проекта Якова Альперина, в результате школьникам удалось добиться очень высокой степени точности теста, сравнимой с результатами ученых, которые работают в этом направлении в университете Стендфорда.
«Ребята проделали очень хорошую работу. В самом начале было очень трудно оценить риски проекта. То, что школьникам его удалось выполнить и добиться поставленных целей, создать реально работающую, точную технологию тестирования, — это действительно впечатляющий результат», — заявил Яков Альперин.
Напомним, в Уральской проектной смене в Сочи участвовало 97 талантливых школьников 8–10-х классов Урало-Сибирского региона. Событие было организовано Уральским федеральным университетом при поддержке правительства Свердловской области.