Космос і зір: як штучний інтелект допомагає астронавтам зберегти ясність погляду
Космічні польоти – це не тільки захоплюючі дух види і наукові відкриття, а й серйозне випробування для людського організму. Ми звикли говорити про м’язової атрофії і втрати кісткової маси, але все частіше в поле зору вчених виявляється і проблема погіршення зору у астронавтів. Це не просто косметичний дефект-це потенційна загроза для виконання складних завдань у космосі та повернення на Землю. І ось тут на допомогу приходить штучний інтелект, відкриваючи нові горизонти в профілактиці і прогнозуванні проблем із зором в умовах мікрогравітації.
Недавнє дослідження, проведене вченими з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, стало справжнім проривом. Використовуючи суперкомп’ютер і штучний інтелект, вони розробили систему, здатну прогнозувати ризик розвитку “нервово-очного синдрому, пов’язаного з космічними польотами” (SANS) ще до старту місії. Ця система, навчена на даних оптичної когерентної томографії (ОКТ) та даних наземних досліджень, демонструє вражаючу точність, відкриваючи нові можливості для захисту здоров’я астронавтів.
Чому зір страждає в космосі?
Перш ніж заглиблюватися в деталі роботи штучного інтелекту, важливо зрозуміти, чому мікрогравітація так негативно впливає на зір. В умовах невагомості рідини в організмі перерозподіляються, переміщаючись до голови. Це призводить до підвищення внутрішньочерепного тиску, який, у свою чергу, чинить тиск на зоровий нерв, викликаючи набряк диска зорового нерва – характерну ознаку SANS.
Уявіть собі, що ви намагаєтеся стиснути повітряну кульку. Тиск на стінки кульки зростає, і він може деформуватися. Те ж саме відбувається з зоровим нервом в космосі – він піддається постійному тиску, що призводить до структурних змін і погіршення зору.
Я особисто завжди був зачарований фізіологією зору. У дитинстві, колись я навіть намагався зрозуміти, як працює око, розбираючи Старий мікроскоп і намагаючись зрозуміти принципи фокусування і заломлення світла. Тоді я і зрозумів, наскільки складна і крихка ця система. Тому, коли я дізнався про проблеми із зором у астронавтів, мене це особливо зачепило. Це не просто медична проблема-це виклик для науки і техніки, що вимагає інноваційних рішень.
Штучний інтелект як рятівник погляду
Розробка системи прогнозування SANS-це не просто науковий експеримент, це практична необхідність. За даними NASA, значний відсоток астронавтів стикається з проблемами зору в космосі, і ця кількість зростає зі збільшенням тривалості польотів. Саме тому створення інструменту, здатного передбачити ризик розвитку SANS ще до старту місії, є критично важливим кроком у забезпеченні безпеки та ефективності космічних польотів.
Система, розроблена вченими з Каліфорнійського університету, використовує глибоке навчання – форму штучного інтелекту, яка імітує роботу людського мозку. Вона розбиває кожен знімок ока на тисячі фрагментів, створюючи набагато більший набір даних для навчання моделей. Крім того, використовуються методи збільшення обсягу даних і навчання переносу, які допомагають ШІ робити узагальнення на основі невеликих вибірок.
Використання суперкомп’ютера для навчання і тестування моделей – це ще один важливий фактор успіху. Навчання таких складних моделей вимагає величезних обчислювальних ресурсів, які доступні лише на суперкомп’ютерах. Використання системи розподілу доступу NSF у системі SDSC Expanse дозволило вченим ефективно використовувати ці ресурси та досягти вражаючих результатів.
Що” бачить ” штучний інтелект?
Одним з найцікавіших аспектів цього дослідження є те, що вченим вдалося “зазирнути” в процес прийняття рішень штучного інтелекту. Використовуючи карти активації КЛАСІВ, вони з’ясували, які області ока є найбільш важливими для прогнозування SANS. Моделі послідовно зосереджувались на конкретних шарах ока, відповідальних за баланс рідини та тиск, таких як шар нервових волокон сітківки та пігментний епітелій сітківки. Це дає вченим нові уявлення про біологію, що лежить в основі SANS, і може допомогти у розробці більш ефективних контрзаходів.
Це нагадує мені про роботу неврологів, які намагаються зрозуміти, як працює людський мозок. Вони використовують різні методи, такі як електроенцефалографія та магнітоенцефалографія, щоб виміряти електричну активність мозку та визначити, які ділянки мозку відповідають за певні функції. Так само вчені, що працюють зі штучним інтелектом, намагаються зрозуміти, як працюють їхні моделі, щоб покращити їх ефективність та точність.
Перспективи та виклики
Незважаючи на вражаючі результати, вчені підкреслюють, що їх модель ще не готова до клінічного використання. Необхідно зібрати більше даних і уточнити модель, щоб підвищити її точність і надійність. Однак, перспективи використання штучного інтелекту для захисту здоров’я астронавтів величезні.
У майбутньому такі інструменти можуть допомогти NASA персоналізувати догляд за космонавтами, керувати розробкою контрзаходів і навіть прогнозувати серйозність змін зору під час майбутніх тривалих космічних польотів. Уявіть собі, що кожен астронавт перед польотом проходить сканування ока за допомогою штучного інтелекту, і на основі результатів йому призначається індивідуальна програма тренувань і профілактичних заходів. Це дозволить значно знизити ризик розвитку проблем із зором і забезпечити максимальну ефективність космічної місії.
Однак, є і виклики. Збір даних про астронавтів-це складне і дороге завдання. Необхідно розробити стандартизовані протоколи сканування очей та забезпечити конфіденційність даних. Крім того, необхідно враховувати індивідуальні особливості кожного астронавта, такі як вік, стать, стан здоров’я і генетична схильність.
Укладення
Розробка системи прогнозування SANS є важливим кроком у забезпеченні безпеки та ефективності космічних польотів. Використання штучного інтелекту і суперкомп’ютерів відкриває нові горизонти в профілактиці і прогнозуванні проблем із зором в умовах мікрогравітації. Незважаючи на виклики, перспективи використання цих технологій величезні, і вони можуть значно поліпшити здоров’я і благополуччя астронавтів. Ця робота є яскравим прикладом того, як наука і техніка можуть об’єднатися для вирішення найскладніших завдань і розширити можливості людини в космосі. Зрештою, Захист зору астронавтів – це не лише медична проблема, а й інвестиція в майбутнє освоєння космосу.
Джерело: betar.org.ua
