Umelá inteligencia (AI)

v medicíne

Kdekoľvek do Európy pôjdete, všade na ňu narazíte, Umelá Inteligencia – Artificial intelligence, skrátene AI, je všade! Hovorí sa o AI v zdravotníctve, kde sa začína tvoriť základná vedcov z odboru informatiky a medicíny. Zdá sa, že prežívame novú revolúciu – revolúciu digitalizácie a nástupu Umelej inteligencie![1].

 

Umelá inteligencia (AI) je jedna z najpopulárnejších oblasti počítačovej vedy a inžinierstva. AI sa snaží reprodukovať to, čo robí ľudský mozog. To znamená analyzovať, rozumieť, reagovať, učiť sa a nachádzať riešenia. Keďže ide o počítač, ktorý túto reprodukciu vykonáva, je to software, ktorý zabezpečuje túto inteligenciu. Tento inteligentný software disponuje schopnosťou nachádzať samostatné riešenia vďaka analýze veľkých dát.

 

Ako sa počítače môžu učiť?
„Machine learning“ – algoritmy sa dokážu učiť nachádzať súvislosti a prejavy vzťahujúce sa k ochoreniam podobnou cestou ako ich vidí doktor. Pre počítač je kľúčové, aby mal čo najviac konkrétnych príkladov – niekoľko stoviek tisícov až miliónov dát, aby sa z nich mohol učiť. A samozrejme tieto informácie musia byt zdigitalizované, aby ich počítačový software vedel spracovať. Takže „machine learning“ je obzvlášť nápomocné v oblastiach, kde sú diagnostické informácie už zdigitalizované [3].

 

Veľké dáta však prinášajú so sebou nový problém a tým je rýchlosť ich spracovania kvôli ich veľkému objemu.Aby počítačoví experti vyriešili tento problém, začínajú využívať nové fyzikálne princípy, ktoré platia v subatomárnom svete malých častíc a vlnenia, v takzvanej kvantovej mechanike. Začína sa hovoriť o kvantových počítačoch, ktoré sú natoľko inteligentné, že dokážu nájsť žiadanú informáciu okamžite v momente merania. Kvantové počítače menia od základu paradigmu súčasnej informatiky a predostierajú nám novu úroveň chápania reality.

 

O čo vlastne ide?
Dnešné počítače pracujú s binárnym systémom 1-0, teda s bitmi, čo je prúd elektrických alebo optických pulzov, reprezentujúcich 1 alebo 0. Tieto binárne číslice tvoria princíp dnešných počítačov, mobilov a celého internetu.

 

Tajomstvo kvantových počítačov leží v schopnosti generovať kvantové bity, skrátene „qubits“ a manipulovať s nimi [2]. Qubity sa vyznačujú vlastnosťami, ktoré náš makrokozmos nepozná a sú charakteristické len pre kvantový svet subatomárnych častíc.

Superpozícia

Prvá unikátna vlastnosť qubitov je tak zvaná non-locality alebo superpozícia. Qubity sa správajú ako keby boli v jednom čase na viacerých miestach. Reprezentujú nespočetné množstvo kombinácii 1 a 0 v tom istom čase! Táto vlastnosť byť simultánne v jednom čase v mnohonásobnom stave sa nazýva superpozícia. Vďaka tomuto kontra intuitívnemu javu môžu kvantové počítače s niekoľkými qubitmi riešiť ohromné množstvo kombinácii súčasne. Výsledok tejto kvantovej analýzy je dostupný v momente merania, kde kvantový stav qubitov sa „zrúti“ (kolabuje) do stavu 1 alebo 0. Rýchlosť zistenia riešenia alebo výsledok analýzy s využitím algoritmu non-lokality je okamžitá.

Entanglement

Entanglement – je druhou zaujímavou vlastnosťou qubitov. Ide o ich vzájomne prepojenie. Dvojica qubitov je spojená takým spôsobom, že tento pár existuje v jednom kvantovom stave (to zn. správajú sa ako jedno). Ak sa zmení stav jedného qubitu, zmení sa okamžite aj stav druhého v predvídateľnom smere. To sa stáva aj v prípade, že tieto qubity sú oddelené aj na veľmi veľkú vzdialenosť. Tento jav popisoval aj Einstein ako „strašidelné pôsobenie častíc na diaľku.“

 

Nikto v skutočnosti nevie ako entanglements funguje, a však táto vlastnosť je kľúčovým „motorom“ kvantových počítačov. Vďaka entanglements, ak sa do kvantového počítača pridá len o pár qubitov navyše, rýchlosť takého počítača vzrastá exponenciálne. Takéto počítače sú schopné enormne urýchliť kalkulácie vďaka kvantovému algoritmu, ktorého potenciál je nepredstaviteľný [2].

Kvantový mechanizmus v biologických systémoch

Zaujímavosťou a iróniou zároveň je fakt, že to, o čo sa usilujú kvantoví fyzici a informatici 21. storočia, biologické systémy uplatňujú už od začiatku svojej existencie. Kvantovú dynamiku a javy ako superpozícia a entanglement dnes objavujú vedci v biologických systémoch, ktoré ju využívajú a optimalizujú v evolúcii viac ako 3,5 biliónov rokov. Je preto vysoko pravdepodobné, že za tento čas sa tieto systémy naučili manipulovať a využívať kvantové princípy spôsobom, ktorý my dnes ešte len začíname objavovať [4].

V posledných rokoch preto rastie skupina kvantových fyzikov, chemikov, experimentálnych biochemikov a odbornikov na spektroskopiu, ktorí uskutočňujú významné teoretické a experimentálne štúdie kvantového efektu v biologických systémoch [4].

Jedným z nich je významný odborník v oblasti spektroskopie a jej aplikovaného využitia v analýze biologických systémov, Dr. Igor Orzhelskyi. Vo svojej knihe „Theoretical foundation of physical and mathematical medicine[7] popisuje detailne mechanizmus kvantovej informatiky na úrovni buniek a orgánov:

 

„Mozog a biologické systémy takisto fungujú na princípe “non-lokality“. Pre vznik efektu nelokálnej interakcie kvantových systémov a teda okamžitej výmeny informácií, je nevyhnutnou podmienkou udržanie vysokého stupňa súdržnosti (synchronizácie, alebo tzv. koherencie) medzi časticami, ktoré tvoria tieto systémy, t.j. medzi atómami, molekulami a bunkami. Tato spolupráca na princípe nelokálnosti je možná pri rovnakom typ buniek nazývaných enantioméry (bunky tvoriace jeden orgán) za podmienky relatívnej synchronizácie kmitov ich jednotlivých štruktúr a procesov. V takejto formácii sa takisto prejavuje vlastnosť aditívnosti, vďaka ich súdržnému koordinovanému fungovaniu.“ [5].

 

Obrazne – bunky tvoriace jeden orgán si môžeme predstaviť ako skupinu tanečníkov, ktorá synchrónne tancuje rovnaký tanec. Jedine v stave synchronizácie (zladenia všetkých tanečníkov), môžeme získať informáciu o danom tanci. Ak by však každý tanečník tancoval niečo iné, táto skupinová formácia by neposkytla žiadnu informáciu o tanci.

Ako a kde živé organizmy uchovávajú informáciu?

Informácia je neoddeliteľnou súčasťou živých systémov.

 

Žive systémy disponujú prienikom 3 úrovni, ktoré tvoria fundamentálny základ všetkých živých organizmov. Sú to hmota – energia a informácia. Hmota je zastúpená časticami, ktoré majú duálny charakter, teda správajú sa aj ako častice aj ako vlnenie. Energia je manifestovaná vlnením, závislým od gravitácie. Informácia daného systému je uchovaná v synchronizácii oscilácií daného bunkového zoskupenia (koherencii).

Informácia ako parameter zdravia a patológie

Rovinou energetiky a informacií biologických systémov sa zaoberá aj ukrajinský fyzik, Dr. Orzhelskyi. Jeho 20 ročné výskumy potvrdzujú, že pri normálnom/fyziologickom stave biologických tkanív a orgánov, je pozorovaná relatívna synchronizácia medzi štruktúrami, ktoré tvoria tieto biologické systémy. Naopak, ak je v konkrétnom orgáne prítomna patológia alebo stavy, ktoré tejto patológii predchádzajú, toto synchrónne spojenie medzi bunkami je prerušené.

 

Tento objav kvantového správania sa biologických systémov a odhalenie ich informačného modelu na princípe nonlokality a entanglements tvorí platformu nového medicínskeho systému s názvom: ERI Analytical cloud system (AI).

ERI mechanizmus korekcie

ERI mechanizmus korekcie využíva poznanie kvantových vlastností biologických systémov. ERI software, vďaka zdigitalizovaným referenčným markerom, vie presne ako ma vyzerať zdravý stav a aká je realita. Ak nejaký orgán „nevysiela“ správny signál, ERI software generuje korekčný signál, ktorý interferuje s miestom patológie. Patológia sa vyznačuje prerušením synchrónneho spojenia (non-lokality), vďaka ktorému sa z danej formácie buniek stráca informácia o zdravom funkčnom stave.

Úlohou ERI korekčného signálu je obnovenie porušenej synchronizácie štruktúr orgánov, systémov a procesov. V technológii ERI Ide teda o cielený zásah do bunkovej komunikácie a informatiky na kvantovej úrovni a obnovenie ich non-lokality (synchronicity) , ktorá reprezentuje fyziologický stav. www.eri-digitalhealth.com

Literatúra:

  1. MIT Technology review, Computing, quantum computing, Jan 29, 2019
  2. Measurement and prediction of quantum coherence effects in biological processes
    17 Sep 2015, Phys. Chem. Chem. Phys., 17 Sep 2015, 2015,17, 30772-30774
    https://doi.org/10.1039/C5CP90134K
    https://pubs.rsc.org/en/journals/articlecollectionlanding?sercode=cp&themeid=20635d3e-4847-4932-b24a-cc9eb3a69738
  3. Johnjoe McFadden: The Origin of quantum biology, DecDec 12, 2018
    https://doi.org/10.1098/rspa.2018.0674
  4. Dr. I. Orzhelskyi, Theoretical foundation of physical and mathematical medicine“, 2006, ISBN 978-5-9906691-3-0
  5. Artificial Intelligence in Medicine, https://www.datarevenue.com/en/usecases/artificial-intelligence-in-medicine
  6. HIMSS INSIGHT 7.2, Dec.2018, Artificial Intelligence Dec 2018, 7.2,
  7. MAI / Master in Artificial Intelligence https://www.usi.ch/en/mai?gclid=CjwKCAjwiN_mBRBBEiwA9N- e_iZyUdrPdW-ph6nbNYtl3Upf7NrT8tOJTTBvUt0Oe2JFBBt4QHgn_RoC-dkQAvD_BwE

© všetky práva vyhradené – CME Swiss, s. r. o.