Zdravotnícke noviny

Rozhovory

Radšej budem za menej peňazí robiť niečo, čo ma baví, hovorí doktorand FIIT-ky Martin Tamajka

3. marec 2017 - Umelá inteligencia by mohla ušetriť lekárom čas pri vyhodnocovaní snímok mozgu z vyšetrenia magnetickou rezonanciou a urýchliť diagnostiku ochorení.
Čím ste chceli byť ako dieťa? Túžili ste byť vedcom? 

Nikdy som netušil, že chcem byť vedcom, ešte ani pred rokom. Čím som chcel byť ako malé dieťa? Nebolo to také typické ako napríklad hasič. V tom čase išiel v televízii JAG, seriál o právnikoch, takže som veľmi chcel byť právnik.

A potom neskôr ani neviem, len si pamätám, že som chcel fialové Lamborghini. Neviem, prečo fialové, neviem, prečo Lamborghini. Teraz sa mi ani jedno nepáči. 

Čo vás motivovalo, aby ste sa dali na vedeckú dráhu?

Paradoxne to boli hry. Doma sme počítač nemali, lebo sme si ho nemohli dovoliť, takže sme si v škole niečo tajne nainštalovali a hrali sa. Jednak som sa pri hraní naučil po anglicky a jednak ma začalo zaujímať a chcel som vedieť, čo všetko je za tým. Prihlásil som sa na gymnázium so zameraním na informatiku a potom na FIIT STU.

Na svoj program – projekt ste získali grant?
Nie, môj program bola obyčajná diplomová práca. U nás na fakulte je obrovskou výhodou, že každý študent musí na svojej diplomovke pracovať dva roky, na iných školách je to jeden rok. Tak môžeme dosiahnuť oveľa lepšie výsledky. Vrátim sa však späť, grant sme nezískali. Na druhej strane sme mali a stále máme podporu firmy Siemens.

Mohli by ste priblížiť váš projekt, resp. program?

Program samotný slúži „len“ na overenie, dôležitá je metóda. Začal by som s motiváciou. Človek za lekárom nepríde s tým, že má nádor v ľavej hemisfére. Vy za ním prídete s tým, že vás bolí hlava. Ak lekár nevie prečo, urobí magnetickú rezonanciu a snaží sa nájsť príčinu. Dáta z nej sú však veľké, surové a pri magnetickej rezonancii to nie je jedna fotka, to je povedzme 300 – 400 záberov, a keď to má lekár všetko ručne prechádzať, trvá to veľmi dlho.
 
Skúste to priblížiť konkrétnejšie.
 
Napríklad pri skleróze multiplex, ktorá sa nachádza typicky v bielej hmote, sme spravili to, že sme z takýchto surových dát odstránili to nepodstatné a zachovali sme jedine mozog. Rozdelili sme ho na bielu hmotu, sivú hmotu a mozgovomiechový mok. Podobný postup je aj pri Alzheimerovej chorobe, pri ktorej odumierajú neuróny. 

Ako lekár zistí, že pacient je v úplne ranom štádiu ochorenia?
 
Opticky to vôbec nemusí zistiť, ale ak by dokázal zmerať sivú, bielu hmotu v januári 2016 a sivú, bielu hmotu v januári 2017 a zistil by, že ubudli 3 percentá mozgu, tak môže konať. Neviem, aký je trend, možno je také ubúdanie normálne, myslím to skôr ako príklad.
 
Prečo je to dôležité spraviť automaticky?
 
Predstavte si, že máte jednu fotku a na to, aby ste zmerali napríklad bielu hmotu, potrebujete ju najprv označiť. Na jednej snímke to trvá pár minút, no je to nutné vykonať na mnohých obrázkoch. Takže lekárovi vyhodnotenie zaberie veľmi veľa času, ak to chce urobiť poriadne. Pacientov je však veľa, a tak sa zvyčajne ochorenie diagnostikuje neskôr.

Na letnej škole v Británii nám povedali, že Alzheimerova choroba a demencia stoja vládu viac ako onkologické ochorenia. Včasná diagnostika ochorení, nielen Alzheimerovej choroby, by mohla pomôcť znížiť aj ekonomické náklady.

My sme navrhli metódu, ktorá využije umelú inteligenciu, rozloží, rozoberie mozog na bielu hmotu, sivú hmotu a mozgovomiechový mok. Prínosom je, že to robí úplne automaticky.
 
Čo to znamená? 
 
V princípe to znamená, že lekár môže naskenovať pacientov v rade, v noci nechá počítač spracovať dáta, ráno príde a má ich pripravené.
 
Čo program využíva z vášho odboru – umelej inteligencie?
 
Umelá inteligencia je základom celej metódy. Okrem nej využívame spracovanie viacrozmerného obrazu, analýzu a hľadanie vzorov v dátach.

Veľa ľudí si informatikov predstavuje ako niekoho, kto celé dni sedí zhrbený za počítačom a ťuká do klávesnice. O tom to však vôbec nie je a  samotné programovanie často nezaberá ani polovicu času. Programovanie je len čerešnička na torte, ktorú si neskutočne užívam.
 
Pre koho je program vhodný?
 
Napríklad pre rádiológov, neurológov, onkológov. Naša metóda je o segmentácii mozgu na bielu hmotu, sivú hmotu a mozgovomiechový mok.

Máme však oveľa odvážnejšiu hypotézu, ktorú sme ešte exaktne neoverili. Vychádza z toho, že sme umelú inteligenciu učili len na zdravých mozgoch. Tá na určitej pozícii mozgu čaká niečo biele a keby tam dostala niečo čierne, tak vie, že to tam nepatrí. Ale vravím, to je hypotéza, ktorej sa chceme ďalej venovať. 
 
Takže projekt pokračuje ďalej? 
 
Áno, v rámci doktorandského štúdia sa venujem viacerým smerom, ale toto je jedna z tých najdôležitejších ciest. Naša hypotéza je teda taká, že ak natrénujem neurónovú sieť alebo umelú inteligenciu na zdravých dátach a predhodím im niečo, čo obsahuje nejakú anomáliu, tak by mi mal vyhlásiť, že nevie, čo to je.

To, samozrejme, neznamená, že tam musí byť niečo podozrivé, no minimálne môže dať indíciu lekárovi a umelá inteligencia mu ponúkne päť miest, na ktoré by sa mal pozrieť.
 
Koľkočlenný tím pracoval na celom procese?
 
Keďže som začínal s mojou diplomovou prácou, fyzicky som na nej pracoval sám. Ohromný podiel má však pomerne veľa ľudí. Začal by som s mojou vedúcou doc. Benešovou. Už počas bakalárky mi, napriek tomu, že som nebol jej študentom, v mnohých veciach poradila.

Veľkosť tímu sa však za posledný rok zmenila – postupne pribúdajú študenti, ktorí by chceli pracovať na podobných témach. V súčasnosti nás je okolo desať.

Napríklad teraz končí jeden z nich diplomovku, v rámci ktorej automaticky segmentoval nádory v mozgu. Ďalšia, začínajúca diplomantka, zase bude sledovať vývoj ochorení v mozgu na základe dát z magnetickej rezonancie alebo CT.
 
Ako celý proces vývoja prebiehal? Čo bolo najťažšie a, naopak, najľahšie?
 
V prvom rade bolo potrebné naštudovať si doménu. Určite nie som expert na rádiológiu, to ani omylom, no bez základných znalostí by sa takáto úloha riešila ťažko. Jeden príklad za všetky – neodlúčiteľnou časťou diplomového projektu je analýza existujúcich riešení, čo zahŕňa čítanie vedeckých publikácií. Tie okrem informatického slovníka využívajú aj medicínsky.
 
Paralelne sme sa snažili nájsť konkrétny problém, ktorý by sme mohli riešiť. Zadefinovať tému diplomovej práce vôbec nie je také ľahké, ak má byť na jej konci niečo kvalitné. Ani ja, ani vedúca sme nechceli ísť cestou „veď niečo spravme, aby to bolo obhájiteľné“. Lákali nás otvorené problémy, ktoré do dnešného dňa nemajú riešenie a ktorých vyriešenie by prinieslo úžitok.

Potom, čo sme zadefinovali problém, potrebovali sme nájsť riešenie v podobe konkrétnej metódy. Pre mňa osobne bolo najťažšie preniknúť do domény. Zároveň to však bola najväčšia výzva a  svojím spôsobom zábava, pretože som sa zrazu dozvedal veľké množstvo nových informácií.

Najľahšiu vec neviem zadefinovať. Ak by som však mal predsa niečo vybrať, asi by to boli, paradoxne, obhajoby. Ak totiž na niečom dva roky poctivo robíte, nemôžete mať, podľa mňa, problém obhájiť si svoju prácu.
 
Na programe ste teda pracovali dva roky?
 
Áno, približne dva roky. Počas prvého roku som si najmä naštudoval existujúce riešenia, prenikal do domény a robil prvé experimenty. Keď sa teraz obzriem späť, niektoré prístupy, ktoré som navrhoval, boli pekne šialené.

Ale zasa som nepracoval len na diplomovke – normálne som študoval inžinierske štúdium, mal som zamestnanie a so spolužiakmi sme rozvíjali vlastný projekt – SWIPS, ktorý žije dodnes. 
 
Kedy ste si uvedomili, že ste niečo objavili?
 
Bolo to možno okolo Vianoc, keď som si prvýkrát vizualizoval výsledky a vôbec to nebolo také zlé, ako som čakal. Čo dokázala vyprodukovať naša metóda, sa totiž nápadne podobalo na to, čo sme chceli dosiahnuť.
 
Zúčastnili ste sa s projektom na nejakých súťažiach na Slovensku či v zahraničí? 
 
Pred obhajobami sa mi podarilo zúčastniť na súťaži ŠVOČ (študentská vedecká a odborná činnosť), čo je medzinárodná súťaž českých a  slovenských univerzít, a získať druhé miesto.

Ešte viac si cením tretie miesto z IT Spy 2016 v Prahe. Ide o prestížnu súťaž najlepších českých a slovenských IT diplomových prác. Prácu sa nám taktiež podarilo prezentovať na medzinárodnej vedeckej konferencii.
 
Čo vás na tejto práci najviac baví?
 
Keď skombinujete informatiku a medicínu, nikdy sa nebudete nudiť. Baví ma hľadať otvorené problémy a ich riešenie. Ak si to totiž rozložíme na drobné, je v tom obsiahnuté všetko – štúdium vedeckej literatúry, diskusia s expertmi, návrh riešenia a jeho implementácia s použitím všetkého, čo som sa naučil a stále učím z IT a veľa ďalších vecí.
 
Mali ste možnosť získať stáž v zahraničí?
 
Ako som spomínal, bol som na letnej škole v zahraničí na jednej univerzite v Británii, ktorá je jedna z top univerzít, ktoré sa zaoberajú práve týmto, University College London. Takže áno, dá sa získať, ale ja som doktorandské štúdium chcel robiť tu. Je to mladá fakulta a je úplne super stáť pri zrode niečoho takého, ako sme teraz vytvorili. 
 
Inšpirovali ste iných študentov, že chcú s vami spolupracovať alebo aby ste ich školili?
 
Pravdepodobne od budúceho roka budem mať svojich študentov. Spracovanie medicínskych dát sa na fakulte ešte len rozbieha, ale máme už na to špeciálny labák a už na tom pracuje viac študentov. 
 
Aké máte plány do budúcnosti?
 
V prvom rade by som chcel počas doktorandského štúdia overiť hypotézu, ktorú som spomínal. A potom neviem, asi pracovať s umelou inteligenciou. Ťažko povedať...
 
Fialové Lamborghini?
 
Fialové Lamborghini nie. Mňa nebaví robiť niečo pre peniaze. To, čo robím, ma musí baviť a musí to mať zmysel. 
 
Chcete ostať na univerzite? 
 
To je zložité povedať. Vo firme pracujem na dohodu, mám určitú voľnosť a viem robiť aj na diaľku. Ale zasa na fakulte má človek voľnosť bádať. Môžem sa poradiť, lebo viem, že keď zídem o poschodie nižšie, mám tam expertov, na inom poschodí mám iných expertov atď.

 
 
CV
Martin Tamajka (1991)
Pochádza z Dolných Otrokoviec pri Hlohovci. Absolvoval Gymnázium Jána Hollého v Trnave v odbore informatika. Na FIIT STU s  vyznamenaním a cenou dekana získal titul inžinier v odbore informačné systémy. V súčasnosti pôsobí ako doktorand na FIIT STU a v  spoločnosti Siemens pracuje na vývoji nových metód spracovania a analýzy medicínskych dát. 
Sekcia: Rozhovory Autor: Jana Andelová, Zdravotnícke noviny
Skupiny: Lekári | Lekárnici | Sestry | Zdravotnícki pracovníci
Ohodnoťte článok:
Počet hlasov: 47