Małe, ale potężne: wyspecjalizowane modele AI zmieniają oblicze medycyny

Są tańsze do trenowania, szybsze w działaniu i mogą działać bez zaplecza rozbudowanej infrastruktury IT – to przewagi małych i wyspecjalizowanych modeli sztucznej inteligencji nad dużymi i ogólnymi. Twórcy Xlungs – polskiej platformy, która wspiera lekarzy w analizie obrazów płuc – zwracają też uwagę, że modele AI stosowane w medycynie, w przeciwieństwie do chatbotów, bazują na wiedzy naukowców, a nie na treściach z internetu.

Obecną falę zainteresowania AI zawdzięczamy głównie dużym modelom językowym (Large Language Models – LLM), o których zrobiło się głośno po pojawieniu się ChatGPT w 2022 r. Potrafi on programować, tłumaczyć teksty na dowolny język, planować podróże, generować grafiki, rozwiązywać równania matematyczne, czy streszczać fabułę książek. W swojej erudycji jest jednak tylko tak mądry, jak mądre są ogólnodostępne treści w internecie, które wcześniej “przeczytał”. Przy zadaniach dla bardziej zaawansowanych zarówno ten jak i inne LLM-y zaczynają robić uniki albo odpływają w halucynacje.

To jeden z powodów, dla których eksperci spodziewają się, że niebawem szczyt możliwości AI wyznaczać będzie już nie funkcjonalność chatbotów do wszystkiego, a to, co potrafią wyspecjalizowane narzędzia, w których sztuczna inteligencja bazuje na pracy naukowców.

– Jako kraj próbujemy dołączyć do wyścigu AI budując własne LLM-y. To cenne inicjatywy, jednak w tej konkurencji dysponujemy ograniczonymi zasobami, które nie pozwalają na bezpośrednią rywalizację z takimi potęgami jak USA czy Chiny. Możemy za to z powodzeniem tworzyć wyspecjalizowanych agentów AI, w oparciu o badania dziedzinowe prowadzone na naszych uczelniach i pozyskiwane w baniach dane – zauważa dr hab. inż. Marcin Luckner, kierownik prac deweloperskich w projekcie Xlungs  z Politechniki Warszawskiej. 

Deloitte w opublikowanym na koniec 2024 r. raporcie “The State of Generative AI in the Enterprise” stwierdza, że tempo rozwoju generatywnej AI zbliża się do “ograniczenia prędkości” ze względu na bariery technologiczne i instytucjonalne. Jednocześnie raport zwraca uwagę, że szybko przybywa agentów AI, czyli małych systemów wyspecjalizowanych w autonomicznym wykonywaniu serii konkretnych zadań.

– Przykładem wyspecjalizowanego podejścia jest nasz projekt Xlungs. Narzędzie zbudowane przy współpracy radiologów i inżynierów w celu analizy obrazów tomografii komputerowej płuc wyuczone zostało tylko przy użyciu danych medycznych, więc nie może rozpoznawać twarzy czy generować dowolnych rysunków. Jednak to do czego zostało stworzone, segmentacja organów i rozpoznawanie występujących na nich anomalii, wykonuje lepiej niż ogólny model – ocenia dr hab. inż. Marcin Luckner z projektu Xlungs.

Zdrowie kluczowym obszarem dla specjalistycznej AI

Pod koniec 2023 r. badacze z Long Island University w USA poprosili ChatGPT o rozwiązanie 39 zagadnień medycznych opartych na prawdziwych sytuacjach, z którymi stykają się pracownicy ochrony zdrowia,. Następnie diagnozy AI zweryfikowali uniwersyteccy naukowcy. Stwierdzili, że tylko w 10 przypadkach GPT rozwiązała zadanie prawidłowo, zaś odpowiedzi na pozostałe zagadnienia były niepełne, niedokładne, lub były próbą ominięcia pytania.

Wyniki mogą niepokoić w związku pojawieniem się zjawiska “autodiagnozowania się” za pomocą LLM-ów, które stało się kontynuacją “Dr Google” czyli wpisywania objawów w wyszukiwarkę, by uzyskać “poradę” czy “diagnozę”. Jednocześnie przybywa doniesień, że z pomocy AI korzystają również lekarze.

Xlungs przykładem eksperckiej medycznej AI

Platforma Xlungs, która należy do grona narzędzi wyspecjalizowanych w jednym wycinku wiedzy, powstała w oparciu o zupełnie inną filozofię trenowania AI. Naukowcy z zespołu Politechniki Warszawskiej nawiązali współpracę z Dziecięcym Szpitalem Klinicznym w Warszawie i Polską Grupą Raka Płuca (PGRP), w ramach której uzyskali dostęp do ok. 40 tys. płyt CD z tomografii komputerowej polskich pacjentów z lat 2010-2018, m.in. z badań przesiewowych w kierunku raka płuca. Wykorzystali je do przeprowadzenia treningu AI, tworząc model AI oparty na największej na świecie – 40 TB – bazie zdjęć klatki piersiowej. Zespół MI².AI pracował nad jego stworzeniem przez trzy lata, a zaangażowane do tego zadania procesory potrzebowały ponad 180 000 godzin obliczeń. Realizacja projektu była możliwa dzięki finansowaniu przez NCBiR w ramach konkursu INFOSTRATEG I.

– Nie skreślałbym zupełnie możliwości wykorzystania ogólnych LLM-ów w ochronie zdrowia, ale prawdziwym wsparciem lekarzy w niedalekiej przyszłości będą małe i dedykowane rozwiązania oparte na wiedzy znacznie głębszej niż można pozyskać z internetu. Narzędzia takie jak Xlungs mają dodatkowe zalety – są na tyle małe, że można je uruchomić na istniejących serwerach szpitali lub dostawców usług. Nie wymaga to budowania nowych centrów danych za kilka miliardów dolarów ani nowych elektrowni, które je zasilą – zauważa Przemysław Biecek, kierownik projektu i lider zespołu MI2.AI .

Xlungs to projekt naukowy wykorzystujący sztuczną inteligencję do monitorowania i analizy zmian chorobowych w klatce piersiowej. Jego zadaniem jest wspieranie lekarzy – głównie pulmonologów i radiologów – przy analizie badań tomografii komputerowej. Rozwiązanie opracował zespół naukowców z Politechniki Warszawskiej weryfikując dane wspólnie z radiologami zatrudnionymi w projekcie. Stworzyli oni unikalny model sztucznej inteligencji, który wydobywa kluczowe informacje z historycznych obrazów CT, automatyzuje proces opisywania wyników i skraca czas ich analizy. Projekt jest finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu INFOSTRATEG I.

MI².AI to zespół badawczy zajmujący się data science i uczeniem maszynowym. Tworzą go pracownicy naukowi i doktoranci dwóch wiodących wydziałów matematyki i informatyki w Polsce: MIM Uniwersytetu Warszawskiego i MiNI Politechniki Warszawskiej. Zajmuje się prowadzeniem badań naukowych z dziedziny sztucznej inteligencji jak również praktycznym zastosowaniem ich efektów oraz popularyzacją wiedzy z obszaru swojej ekspertyzy.

Źródło: inf. prasowa