Polska sztuczna inteligencja rozpozna bakterie. Wystarczy pokazać jej zdjęcie

Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego opracowali technologię do analizy obrazów pochodzących z mikroskopów świetlnych. W ciągu chwili generuje raport z wykazem zidentyfikowanych gatunków mikroorganizmów.

Publikacja: 15.04.2024 08:20

Polska AI zidentyfikuje mikroorganizmy na podstawie zdjęcia z mikroskopu

Polska AI zidentyfikuje mikroorganizmy na podstawie zdjęcia z mikroskopu

Foto: AdobeStock

To pierwsza na świecie tego typu metoda szybkiego rozpoznawania bakterii oraz grzybów na zdjęciach pochodzących z mikroskopów. Nowa technologia wykorzystuje głębokie sieci neuronowe i sztuczną inteligencję, co z jednej strony znacznie przyśpieszy badania diagnostyczne i wdrażanie odpowiednich terapii, a z drugiej strony pomoże potwierdzać diagnozy oraz identyfikacje mikroorganizmów prowadzone tradycyjnymi metodami laboratoryjnymi. Rozwiązanie, za którym stoją zespoły naukowe koordynowane przez prof. Monikę Brzychczy-Włoch z Zakładu Molekularnej Mikrobiologii Medycznej UJ oraz dr. hab. Bartosza Zielińskiego z Instytutu Informatyki i Matematyki Komputerowej UJ, docelowo ma wspomagać pracę diagnostów laboratoryjnych i lekarzy. Ale potencjał tej technologii jest znacznie większy – będzie mogła być też stosowana w przemyśle, monitorowaniu bezpieczeństwa żywności czy pracach badawczych. Nic dziwnego więc, że krakowska uczelnia chce możliwie szybko wprowadzić nowe rozwiązanie do użytku klinicznego.

Bakterie pod mikroskopem

– Dla użytkownika tego rozwiązania wszystko wydaje się być bardzo proste. Do systemu informatycznego należy przesłać zrobione pod mikroskopem zdjęcia mikroorganizmów, a w odpowiedzi system generuje raport z wykazem konkretnych gatunków bakterii czy grzybów, które są obecne w badanym materiale – tłumaczy Bartosz Zieliński. I zaznacza, iż cała operacja zajmuje nie więcej niż minutę.

Czytaj więcej

Nanomaszyny uderzą w oporne bakterie i nowotwory. Przełomowa technologia

Aby jednak taki system skonstruować, polscy naukowcy musieli sięgnąć po głębokie sieci neuronowe oraz blisko dziesięcioletnie rezultaty interdyscyplinarnych prac badawczych. – A wszystko zaczęło się od pomysłu rzuconego przed kilkoma laty, by spróbować połączyć siły zespołu informatyków i mikrobiologów – wspomina Monika Brzychczy-Włoch. – Zadaliśmy sobie pytanie, czy da się nauczyć sztuczną inteligencję rozpoznawać konkretne gatunki bakterii w obrazach widzianych pod mikroskopem. Na szczęście informatycy podjęli to wyzwanie i dziś mamy technologię, która jest gotowa do testowania w warunkach klinicznych – kontynuuje.

Jak wskazują badacze, jednym z wyzwań na etapie doskonalenia rozwiązania było przystosowanie sieci neuronowych do efektywnej analizy w oparciu o ograniczone ilości danych wejściowych (co do zasady sieci neuronowe pracują na ogromnych ilościach danych, tu natomiast zespoły dysponowały stosunkowo niewielką jak na sieci neuronowe liczbą obrazów klinicznych oraz materiałów z hodowli mikroorganizmów).

Polska technologia wejdzie do szpitali

Opracowana technologia jest wyjątkowa, bo pozwala identyfikować mikroorganizmy, nawet gdy na zdjęciach widać duże zagęszczenia wielu typów bakterii. W takich sytuacjach analiza jest niezwykle trudna, a dla ludzkiego oka niemożliwa. Ratunkiem jest więc AI. Obecnie system jest w stanie zidentyfikować kilkadziesiąt gatunków bakterii oraz grzybów drożdżopodobnych. Jak zaznaczają twórcy rozwiązania, nie ma ono żadnych ograniczeń, jeśli chodzi o dalszy rozwój i zdolności diagnostyczne. Docelowo system rozpozna każdy gatunek, o ile wcześniej się z nim zaznajomi i go nauczy (na liście celów są pierwotniaki, w tym np. jednokomórkowe zarodźce malarii).

Polska technologia ma szansę szybko wejść do użytku klinicznego, ale konieczne są dalsze badania, a także przejście szeregu procedur wymaganych do dopuszczenia technologii. – Do przejścia kolejnych etapów potrzebny nam jest partner branżowy oraz dodatkowe finansowanie badań. Ważne, by doskonalenie tej metody przeprowadzać z podmiotem branżowym posiadającym odpowiednie doświadczenie. To przyśpieszy komercjalizację – ocenia dr hab. inż. Gabriela Konopka-Cupiał, dyrektor Centrum Transferu Technologii UJ.

To pierwsza na świecie tego typu metoda szybkiego rozpoznawania bakterii oraz grzybów na zdjęciach pochodzących z mikroskopów. Nowa technologia wykorzystuje głębokie sieci neuronowe i sztuczną inteligencję, co z jednej strony znacznie przyśpieszy badania diagnostyczne i wdrażanie odpowiednich terapii, a z drugiej strony pomoże potwierdzać diagnozy oraz identyfikacje mikroorganizmów prowadzone tradycyjnymi metodami laboratoryjnymi. Rozwiązanie, za którym stoją zespoły naukowe koordynowane przez prof. Monikę Brzychczy-Włoch z Zakładu Molekularnej Mikrobiologii Medycznej UJ oraz dr. hab. Bartosza Zielińskiego z Instytutu Informatyki i Matematyki Komputerowej UJ, docelowo ma wspomagać pracę diagnostów laboratoryjnych i lekarzy. Ale potencjał tej technologii jest znacznie większy – będzie mogła być też stosowana w przemyśle, monitorowaniu bezpieczeństwa żywności czy pracach badawczych. Nic dziwnego więc, że krakowska uczelnia chce możliwie szybko wprowadzić nowe rozwiązanie do użytku klinicznego.

2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Biznes Ludzie Startupy
Przełomowe leki na raka czy cukrzycę. Polskie firmy zmieniają światową medycynę
Biznes Ludzie Startupy
Ogniwa z Polski zamienią ścieki na ciepło
Biznes Ludzie Startupy
Globalne koncerny zwiększają sprzedaż dzięki polskiej sztucznej inteligencji
Biznes Ludzie Startupy
Latająca amfibia. Polska firma, znana z filmowego hitu, stworzyła broń przyszłości
Materiał partnera
Cyberbezpieczeństwo w nowym wydaniu
Biznes Ludzie Startupy
Polska firma rozpycha się rynku podróży. Wchodzi do kolejnych krajów