Технологии искусственного интеллекта сегодня становятся незаменимым и важнейшим элементом в различных отраслях и индустриях. Однако много ли вы знаете примеров применения AI в здравоохранении? А именно в России? Руководитель проекта EyeMove Михаил Янчиков рассказывает о том, как машинный интеллект позволяет диагностировать болезни Альцгеймера и Паркинсона на ранней стадии по движению глаз.

Огромное количество людей в современном мире так или иначе сталкивались с болезнью Альцгеймера или Паркинсона. Число заболевших ею повышается с каждым годом. Возможно, что вы или ваши близкие находитесь в группе риска. Нужно ли говорить о том, как важно распознать симптомы заболевания на начальном этапе?

Самый первый вопрос, который появляется практически у всех – врач ли я сам? Нет, по образованию я инженер-математик, занимаюсь математическим моделированием, в прошлом году в ИБХ РАН я писал курсовую работу, связанную с мембранами клеток. Тогда и узнал, что многие болезни, такие как Альцгеймер, Паркинсон возникают из-за нарушения работы мембранных белков.

Идея проекта возникла практически случайно – еще в августе 2016 мы обсуждали с другом Ринатом, что можно определять по глазам? Сам проект родился уже на хакатоне Science guide по нейросетям и искусственному интеллекту.

EyeMove анализирует любой входящий поток, в котором распознает голову, глаз и зрачок.

В дальнейшем проводится анализ поведения зрачка человека в зависимости от поданных зрительных стимулов: время реакции, траектория и время движения, микросаккады и тд. Пользователи могут узнать своё состояние всего за пару минут и понять, стоит ли им беспокоиться о своем здоровье. Если в процессе выявляются симптомы болезней, мы связываем людей напрямую с соответствующим врачом для более детального обследования.

Стоит добавить несколько слов о врачах: в рамках проекта мы сотрудничаем с Научным Центром Неврологии, в частности, с д.б.н заведующим лабораторией «Нейрокибернетики» Базияном Борисом Хореновичем, имеющим более 30 лет опыта в анализе движения глаз. Он комментирует полученные диагностики и подсказывает, нужно ли что-то подправить в программе, есть ли недочеты. Но в ближайшее время мы пригласим к участию в проекте неврологов, психологов, психиатров, психоневрологов для оценки связи движения глаз и работы головного мозга.

От идеи до прототипа

За те 48 часов на хакатоне мы реализовали самый простой прототип на Python. Он просто записывал траекторию движения глаз примерно с частотой 3-5 кадров в секунду.
Уже позже мы доработали его, переписали на С++, что позволило ускорить работу на порядок до 25-30fps. А теперь мы анализируем видеопотоки в 120 fps в реальном времени.

Вот весь набор фрейморков для разработки: С++, OpenCV, VTK, алгоритмы машинного обучения и компьютерного зрения. Сейчас работаем над обучением и дальнейшем внедрении нейронных сетей.

Тестирование: Мы ошибались чаще, чтобы быстрее прийти к результату

Первое время я проводил тестирование на всех друзьях и родственниках. Были интересные случаи, например, моя бабушка перенесла инсульт, и наша программа это выявила, так как глаз не мог фиксироваться на появляющемся объекте и выходил за границы появляющегося зрительного стимула.

Не обошлось и без сбоев. Были девушки с ярким макияжем, и наш алгоритм иногда детектировал не зрачок, а накрашенный угол глаза или бровь.

Сейчас мы просто фильтруем такие случаи и меняем работу алгоритма (переходим на нейронные сети).

На данный момент EyeMove включает 12 диагностик, мы разработали их в рамках заочной акселерацию во ФРИИ (октябрь-декабрь).

Не уверен, что стоит рассказывать обо всех, но самые интересные моменты хочется отметить.
У одной женщины был определен нистагм левого глаза, хотя в жизни я бы никогда не смог об этом подумать. По понятным причинам приводить ее результаты я не могу.

Также было выявлено время реакции уставшего человека и нетрезвого человека:

Время реакции замедлено, но траектория движения глаза хорошая. Мы в таких случаях просим пройти диагностику повторно, например, утром, для того чтобы не пугать человека зазря.

Чем еще была полезна акселерация — я смог точно определить свою основную целевую аудиторию. Это девушки и молодые люди с хорошим образованием, которые переживают за своих родителей и готовы платить за их диагностику, так как в клинику или больницу людей очень сложно «затащить».

Основное распространение информации о проекте происходит через сарафанное радио и продвижение в ВК, ФБ, ОК и инстаграме. Мы, конечно же, отслеживаем поведение пользователей на сайте и редактируем информацию, когда понимаем, с какой проблемой столкнулся пользователь. Пока инсайдов на эту тему у нас нет, изучаем детально целевую аудиторию и тестируем, сравниванием эффективность различных каналов.

Клиентов было более 100 к тому времени, когда мы решили сделать диагностику бесплатной. Потому что крайне важно определять отклонения на самом раннем этапе! И да, пока мы можем себе это позволить, дальше ситуация может измениться, но надеюсь, что такая бизнес-модель у нас сойдется.

Fools, Friends and Family

В нашем случае правило 3F работает: мы собрали команду мотивированных людей, которые хотят менять мир.

Если называть поименно: со мной работают два товарища Серегей Воронов и Ринат Мухометзянов — разработчики самого айтрекера. Как раз они и занимаются компьютерным зрением и машинным обучением.

Сергея я знаю почти 15 лет, мы вместе учились в одной школе. Сейчас он проживает на Кипре, трудится оттуда удаленно. С Ринатом я познакомился через Сергея. Сергей преподавал после окончания университета в Ульяновском Политихническом (УлГТУ), так как учился в аспирантуре (затем он защитил кандидатскую в области компьютерного зрения). И Ринат обучался у него.

Вадим Косов — человек-оркестр, полностью покрывает разработку сайта и мобильных приложений. Знаю его более 10 лет, вместе учились еще в школе, занимается легкой атлетикой. Он марафонец.

Ирина Лопаткина — наш маркетолог и контенщик, всё, что вы можете увидеть в наших соцсетях и на сайте — это ее заслуга. Очень жизнерадостный человек, гуманитарий, который привнес в нашу команду не технический взгляд на происходящее. С детства занимается бадминтоном.

Все люди в нашей команде думают о спорте, так как именно он является, одним из способов профилактики заболеваний. И в целом, я вижу, что внутренняя заинтересованность каждого сотрудника — это ключ к высокой производительности компании.

Моя семья также поддерживает все мои рискованные замыслы (за что им отдельное спасибо). Проект реализуется на собственные средства, и только в последнее время мы стали вести переговоры об инвестициях, но пока это только переговоры. Мы получаем грант “умник” на 500 тысяч рублей от Фонда содействия инновациям.

С кем конкурируешь, тем и являешься

Зачастую очень сложный вопрос: кого считать конкурентами.

Одни делают айтрекер, как и мы: это компании, занимающиеся производством hardware устройств для eye-tracking-а, но они больше сконцентрированы на рекламном секторе. А мы все-таки софтверная компания.

Вторые диагностируют болезни: это клиники, которые занимаются диагностикой заболеваний на специальном оборудовании МРТ или КТ. Но туда, обычно, люди уже приходят на поздних стадиях. Наше преимущество в том, что можно продиагностироваться на раннем этапе, не выходя из дома.

Третьи: это молодые стартапы, которые тоже занимаются анализом движения глаз в медицинских целях. И тут главное первым войти на рынок, что мы и реализуем сейчас.

Самая большая глупость – делать то же самое и надеяться на другой результат

Что касается планов по дальнейшему развитию – мы рассматриваем несколько направлений. В частности, мы хотим, чтобы каждый человек, у которого есть телефон с хорошей камерой (от 120fps), мог приехать к своей бабушке или дедушке и проверить их на известные неврологические и психические отклонения. Наша цель — вынести эти сокровенные знания за пределы больничных стен.

Также наша команда разрабатывает решение для шлема виртуальной реальности, чтобы в клиниках и больницах был более точный прибор для диагностики (обзор в 120 градусов и фиксированное расстояние до камер и экрана).

Дальше мы будем делать «умное зеркало», которое каждый желающий сможет поместить, например, в ванной комнате, и диагностировать себя ежедневно во время утренних или вечерних процедур. Тут уже будут и психические отклонения и деменция, и усталость и т.д.