Сотрудники Сибирского (Томского) центра изучения искусственного интеллекта и цифровых технологий заняли первое место в международном хакатоне «Цифровой прорыв». Команда Томского государственного университета работала над программой для обработки данных лабораторных опытов на крысах. Этим животным свойственны эпилептические припадки, происходящие незаметно, например, во время сна. Исследования помогут диагностировать схожую форму эпилепсии у людей и приблизят ученых к созданию лекарств от нее, а разработка программистов ускорит этот процесс.
Кейс по разработке системы классификации электрокортикограмм на «Цифровом прорыве» предложили Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины Минздрава России и Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.
Как отметили кейсодержатели в своем задании для участников хакатона, «анализ сна и его нарушений является ключевым элементом в диагностике и прогнозировании различных психических и нервных заболеваний. Изучение структуры сна позволяет не только диагностировать существующие расстройства, но и предсказывать их развитие».
– Глобальная цель медиков – выявить новые симптомы, способные указать на наличие эпилепсии у человека. В текущем хакатоне для сбора информации с головного мозга крыс использовался подход с использованием электрокортикограмм вместо привычного ЭЭГ. Нашей задачей было в процессе сбора сигналов от мозга находить периоды эпилептических приступов, а также выявлять фазы сна при помощи модели машинного обучения, – рассказал капитан команды, Data Scientist Сибирского (Томского) центра изучения искусственного интеллекта и цифровых технологий Александр Ковалев.
Одной из широко распространенных форм эпилепсии является абсансная эпилепсия. Это особая форма кратковременных неконвульсивных приступов, происходящих с частой повторяемостью, с приостановкой текущей деятельности, вплоть до выключения сознания. Генетические модели животных, используемые для изучения заболевания, обеспечивают экспериментаторов уникальным шансом на исследование природы эпилепсии. Так, крысы линии WAG/Rij – экспериментальная модель абсансной эпилепсии человека – широко используются в доклинических исследованиях.
В ходе хакатона участники команды СЦИИ обучились на данных, где уже были проставлены соответствующие разметки, и создали модель машинного обучения. Она встроена в приложение, удобное не только для программистов, но и для ученых. Достаточно добавить в приложение запись электрокортикограмм – и на выходе получить данные об обнаруженных фазах сна и приступах эпилепсии. Это в разы сокращает время на обработку информации.
С презентованным решением команда СЦИИ заняла в хакатоне первое место. В решении этого кейса участвовало 19 команд.
Соревнования стали дебютом для Александра Ковалева, Давида Труфанова, Алексея Воловоденко, Андрея Тарасенко из Сибирского (Томского) центра изучения искусственного интеллекта и цифровых технологий.
– Обойти всех соперников с существенным отрывом позволила слаженность команды, – отметил Александр Ковалев. – Мы работаем вместе, знаем друг друга и понимаем, как распределить задачи с учетом сильных сторон каждого участника. Плюс помог опыт работы с медицинскими исследованиями: наш коллектив уже работал с данными электроэнцефалограмм для выявления болезни Альцгеймера у людей.
На эти цели в 2024 году сотрудники Сибирского (Томского) центра изучения искусственного интеллекта и цифровых технологий получили грант Фонда Менделеева ТГУ в рамках федеральной программы «Приоритет 2030» сроком на один год. В настоящее время при помощи машинного обучения уже достигнута точность определения в 91%, но исследовательская работа продолжается.
Сейчас коллектив планирует работать и в новом направлении, освоенном в рамках хакатона.
– Времени на презентацию разработки было отведено немного, отвечать на вопросы экспертов нужно было в сжатые сроки. Поэтому во время хакатона мы не обсуждали, будет ли использоваться наша разработка в реальной практике. Но у нас есть планы связаться с экспертами и поговорить об улучшении нашего решения, чтобы добиться максимально возможного результата, – подытожил Александр Ковалев.
Для справки: В международном хакатоне «Цифровой прорыв» участвовали 203 команды из 1 569 человек, которые решали десять кейсов из самых различных областей. Хакатон является самым масштабным соревнованием сезона. Участвовать в нем могут все желающие, а также победители и призеры окружных этапов и всероссийского хакатона. Организатор хакатона – министерство экономического развития Российской Федерации, оператор проекта – АНО «Россия — страна возможностей».
Сибирский (Томский) центр изучения искусственного интеллекта и цифровых технологий создан в 2023 году на базе Томского государственного университета в партнерстве с ПАО «Сбербанк России» и ведущими вузами, НИИ, представителями бизнеса, органами власти и институтами развития.