Пожалуй, это худшее, что может услышать пациент перед операцией. Но, как говорится, что позволено Юпитеру – не позволено быку. И если люди обязаны учиться со скальпелями в руках, лично разбирая тонкости хирургии, то нейросеть и роботизированные конечности обучаются на просмотре видео. И весьма успешно.
С помощью модели искусственного интеллекта, обученной на видеозаписях хирургических операций, роботизированная система успешно выполнила сложные хирургические задачи так же искусно, как и человек.
Хирургия и da Vinci
Для проведения хирургических операций человеку требуются годы интенсивного обучения и твердая рука, но роботам, возможно, легче освоить эту процедуру с помощью современных технологий искусственного интеллекта.
Исследователи из Университета Джонса Хопкинса (JHU) и Стэнфордского университета научили роботизированную хирургическую систему выполнять ряд хирургических задач так же эффективно, как врачи-люди, обучая ее на основе видеороликов этих процедур.
Команда использовала хирургическую систему da Vinci. Это роботизированная система, которая обычно дистанционно управляется хирургом, манипулируя инструментами для таких задач, как рассечение, отсос, резка и герметизация сосудов. Такие системы улучшают контроль ситуации, повышают точность и дают возможность плотнее работать с пациентом на операционном столе. Последняя версия робота оценивается более чем в 2 миллиона долларов США, и это не включая аксессуары, стерилизационное оборудование и процесс обучения.
Нейросети, видеоролики и система da Vinci
Используя метод машинного обучения, известный как имитационное обучение, команда обучила хирургическую систему da Vinci самостоятельно выполнять три задачи, связанные с хирургическими процедурами: манипулирование иглой, подъем тканей тела и наложение швов. Все детали доступны на видео.
Хирургическая система не только выполнила задачи с той же эффективностью, что и человек, но и научилась исправлять собственные ошибки.
Например, если система уронит иглу, она автоматически поднимет ее и продолжит процедуру. Это не то, чему я ее учил.
Аксель Кригер, доцент в Университете Джона Хейзела, который стал соавтором статьи о результатах работы команды.
Комбинация нескольких направлений науки и технологий
Исследователи обучили модель ИИ, объединив имитационное обучение с архитектурой машинного обучения, на основе которой построены популярные чат-боты, такие как ChatGPT. Однако, в то время как эти чат-боты предназначены для работы с текстом, эта модель ориентирована на кинематику — язык, используемый для описания движения с помощью математических элементов, таких как числа и уравнения. Все ради того, чтобы направлять руки хирургической системы. От операции по удалению аппендикса до имплантации нейрочипа.
Модель обучалась с использованием сотен видеороликов, записанных с запястных камер, размещенных на руках роботов da Vinci во время хирургических операций.
Команда полагает, что модель может обучить робота выполнять любую хирургическую процедуру быстрее и лучше, чем традиционный метод ручного кодирования каждого шага, необходимого для управления действиями хирургического робота.
По словам Акселя Кригера, это поможет воплотить автоматизированную хирургию реальностью раньше, чем мы могли себе представить ранее.
Новшество здесь в том, что нам осталось только собрать базу для имитационного обучения различным процедурам, и мы сможем обучить робота за пару дней. Это позволяет ускорить достижение цели автономности, одновременно сокращая врачебные ошибки и достигая более точной хирургии. Раньше мы полагались на кодирование, но это ужасно медленный способ. Кто-то может потратить десятилетие, пытаясь смоделировать наложение швов. И это наложение швов будет характерно только для одного типа хирургии.
Аксель Кригер, доцент в Университете Джона Хейзела, который стал соавтором статьи о результатах работы команды.
Исследователи JHU сейчас работают над обучением робота с помощью своего метода имитационного обучения для проведения полноценной операции. Вероятно, пройдут годы, прежде чем мы увидим, как роботы полностью заменят хирургов, но такие инновации, как эта, могут сделать сложные процедуры более безопасными и доступными для пациентов по всему миру.
Больше новостей и материалов с передового края науки, где технологии сливаются с биологией и ведут к сингулярности, а паттерны классических подходов в психотерапии пересматриваются в согласии с последними исследованиями – вы найдете в нашем сообществе. Подписывайтесь, чтобы не пропускать свежие статьи!