Η Τεχνητή Νοημοσύνη στην Ιατρική

Η Τεχνητή Νοημοσύνη στην Ιατρική

Επιμέλεια: Κωνσταντίνος Κίτρου, Καθηγητής Τομέα Πληροφορικής & Ηλεκτρονικών / MSc Medical Informatics

Ένας από τους πρώτους ορισμούς που διατυπώθηκαν από τους Barr και Feigenbaum αναφέρει ότι: «Τεχνητή Νοημοσύνη είναι ο τομέας της επιστήμης των υπολογιστών, που ασχολείται με τη σχεδίαση ευφυών (νοημόνων) υπολογιστικών συστημάτων, δηλαδή συστημάτων που επιδεικνύουν χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τη νοημοσύνη στην ανθρώπινη συμπεριφορά». Εδώ δημιουργείται η ανάγκη να αποσαφηνιστεί αρχικά ο όρος «Νοημοσύνη». Στο ερμηνευτικό λεξικό του Cambridge η νοημοσύνη αναφέρεται ως «η ικανότητα για μάθηση, κατανόηση και κρίση ή αιτιολογημένη έκφραση γνώμης». Στο λεξικό Merriam-Webster αναφέρεται ότι «Νοημοσύνη είναι η ικανότητα για μάθηση ή η αντιμετώπιση νέων ή δύσκολων καταστάσεων». Στην περίπτωση των Η/Υ θα μπορούσαμε να ισχυριστούμε ότι είναι η μάθηση μέσω εμπειρίας (συνήθως μέσω παραδειγμάτων που παρέχονται από ένα δάσκαλο) όπως τα Νευρωνικά Δίκτυα και η αιτιολογημένη έκφραση γνώμης όπως τα Έμπειρα Συστήματα ή Συστήματα Εμπειρογνώμονες. Είναι προφανές, ότι η απόκτηση νοημοσύνης από τον υπολογιστή απαιτεί ανθρώπινη παρέμβαση.

Για περισσότερο από 2000 χρόνια, φιλόσοφοι όπως ο Αριστοτέλης, ο Ηράκλειτος, ο Descartes και άλλοι, προσπάθησαν να περιγράψουν τον μηχανισμό της μάθησης, της απομνημόνευσης, της όρασης, της αντίληψης και του συλλογισμού. Τα ερευνητικά πεδία τα οποία περικλείει η Τεχνητή Νοημοσύνη ακουμπούν ακριβώς πάνω σε αυτές τις δεξιότητες και κυρίως στην αντίληψη και την συλλογιστική. Παραδείγματα συστημάτων Τεχνητής Νοημοσύνης είναι το Ηλεκτρονικό Σκάκι (όπου ο άνθρωπος τίθεται αντιμέτωπος του Ηλεκτρονικού Υπολογιστή), τα παίγνια ικανοτήτων, η αυτόματη απόδειξη θεωρημάτων, η διάγνωση ασθενειών και άλλα. Συχνά, ερευνητές από άλλες επιστημονικές περιοχές καταφεύγουν στην Τεχνητή Νοημοσύνη με σκοπό να βρουν εργαλεία για να αυτοματοποιήσουν τα λογικά βήματα που χρησιμοποιούν στην εργασία τους.

Ο Alan Turing, ο οποίος θεωρείται ο πρώτος άνθρωπος που συνέλαβε την ιδέα της λειτουργίας μιας μηχανής, εμπνεύστηκε μία δοκιμασία το 1950, η οποία πήρε και το όνομά του (δοκιμασία Turing). Αυτή η δοκιμασία βασίζεται σε μία σειρά από ερωτήσεις που υποβάλει ένας άνθρωπος – εξεταστής  ταυτόχρονα σε έναν άνθρωπο και σε μία μηχανή, χωρίς να γνωρίζει εκ των προτέρων ποιος είναι τι. Αν στο τέλος ο εξεταστής δεν καταφέρει να ξεχωρίσει τον άνθρωπο από τη μηχανή, τότε η μηχανή πετυχαίνει τη δοκιμασία και θεωρείται ευφυής. Αν και η αποτελεσματικότητα της δοκιμασίας Turing εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, θεωρείται μέχρι σήμερα ένα καλό μέτρο σύγκρισης της Φυσικής με την Τεχνητή Νοημοσύνη.

Προσεγγίζοντας την Τεχνητή Νοημοσύνη ως τομέα της Επιστήμης των Υπολογιστών θα λέγαμε πως είναι ο τομέας εκείνος που ασχολείται με τη σχεδίαση και την υλοποίηση προγραμμάτων τα οποία είναι ικανά να μιμηθούν τις ανθρώπινες γνωστικές ικανότητες, εμφανίζοντας έτσι χαρακτηριστικά που αποδίδουμε συνήθως σε ανθρώπινη συμπεριφορά, όπως για παράδειγμα η επίλυση προβλημάτων, η αντίληψη μέσω της όρασης, η μάθηση, η εξαγωγή συμπερασμάτων, η κατανόηση φυσικής γλώσσας κτλ. Τα τελευταία χρόνια υπήρξαν σημαντικές εξελίξεις σε εφαρμογές της Τεχνητής Νοημοσύνης όπως η Ρομποτική, η Μηχανική Όραση, η Μηχανική Μάθηση και ο Σχεδιασμός Ενεργειών.

Σε αυτό το επιστημονικό πεδίο υπάγονται και τα έμπειρα συστήματα (expert systems). Πιο συγκεκριμένα, στην Τεχνητή Νοημοσύνη, ένα έμπειρο σύστημα είναι ένα υπολογιστικό σύστημα το οποίο «μιμείται» την ικανότητα ενός εμπειρογνώμονα στη λήψη αποφάσεων. Σε ένα ευρύτερο πλαίσιο, τα έμπειρα συστήματα σχεδιάστηκαν για να λύνουν πολύπλοκα προβλήματα, συλλογιζόμενα με βάση τη γνώση, όπως κάνει ένας εμπειρογνώμονας και όχι ακολουθώντας την διαδικασία επίλυσης ενός προγραμματιστή, όπως στην περίπτωση του συμβατικού προγραμματισμού. Τα έμπειρα συστήματα δημιουργήθηκαν την δεκαετία του 1970 και έπειτα αναπτύχθηκαν ραγδαία τη δεκαετία του 1980. Ανήκουν στις πρώτες πραγματικά επιτυχημένες μορφές λογισμικού στον κλάδο της Τεχνητής Νοημοσύνης.

Κάπου εδώ αρχίζει να διαφαίνεται και ο σημαντικός ρόλος που μπορεί να διαδραματίσει η Τεχνητή Νοημοσύνη (και κατ' επέκταση η Πληροφορική) στον τομέα της Υγείας και στην επιστήμη της Ιατρικής. Στην Ελλάδα, έχουν αρχίσει ήδη να λειτουργούν πιλοτικά, έμπειρα συστήματα υποβοήθησης της διάγνωσης του Ιατρού για μια εξέταση ασθενή. Σε αυτές τις δοκιμές, τα έμπειρα συστήματα έχουν κριθεί αρκετά αξιόπιστα στις αποφάσεις που λαμβάνουν, καθώς αρκετές φορές, είτε ταυτίζονται με την γνωμάτευση του Ιατρού, είτε τον βοηθούν να εστιάσει ταχύτερα στο σημείο όπου εντοπίζεται η παθογένεια. Δεν είναι τυχαίο άλλωστε, πως από φέτος η επιστήμη της Τεχνητής Νοημοσύνης άρχισε να διδάσκεται ως ύλη στην δευτεροβάθμια εκπαίδευση.  Έχουμε, συνεπώς, κάθε δικαίωμα για το μέλλον να ελπίζουμε πως η Ιατρική ως επιστήμη συνεχώς θα εξελίσσεται προς σημαντικό όφελος για τον άνθρωπο και πως πολύτιμο λιθαράκι πάντα θα αποτελεί η συνεργασία της με την επιστήμη της Πληροφορικής.