"Фотонику мы рассматриваем как сквозную технологию и для промышленных приложений, и для связи, и для медицины. Это один из приоритетов научной повестки. Мы ориентированы на получение в ближайшем будущем результатов, которые превзойдут конкурирующие решения от иностранных научных групп. Это касается и датчиков, суперкомпактных и высокочувствительных, это касается и медицинских приложений, и алгоритмов по обработке сигналов. <…>. Мы создали целое семейство алгоритмов, и мультимодальных, и работающих с отдельными видами медицинской диагностики. Работаем в тесной связке с практикующими врачами, чтобы контролировать качество своего результата", – сказал директор Школы перспективных исследований и технологий фотоники УУНиТ Руслан Кутлуяров в программе "Земля Санниковой" на "Радио России-Башкортостан" во вторник, 11 ноября 2025 г.
Лаборатория прикладной биофотоники УУНиТ, резидент Межвузовского кампуса Уфы, совместно с практикующими офтальмологами разрабатывает передовые алгоритмы на основе ИИ для анализа медицинских изображений и оптические чипы для создания таких изображений.
О сотрудничестве с офтальмологами
- Возрастная макулярная дегенерация – заболевание глаз, которое поражает около трети пожилых людей трудоспособного возраста, что может привести к потере зрения.
"Наша группа Уфимского университета (тогда еще УГАТУ) занималась интегральной фотоникой. Мы встретились с офтальмологами, и они рассказали, что есть такая насущная проблема.
- Междисциплинарность – это основа динамики современной науки, когда ученые из разных отраслей знания встречаются и совместно придумывают решения каких-то задач, к которым раньше не удавалось подступиться. Благодаря этому и возникают принципиально новые результаты, открытия.
На ранней стадии это заболевание глаз лечится просто капельками, на поздней стадии ситуация для пациента может быть уже критичной, вплоть до потери зрения. Между этими стадиями есть переходная, которую важно не пропустить. Так родилась идея, что нужен алгоритм на основе ИИ, который сможет подсказывать врачу об опасности перехода начальной стадии в более тяжелые формы".
Преимущество в скорости
"Для клиник, где на пациента выделяется много времени, где опытные врачи-диагносты, это, может быть, и не так актуально. Опытный врач на сегодняшний день работает не хуже алгоритмов. В любом случае, алгоритм обучается на основе тех данных, которые ему дают врачи.
- Преимущество здесь в скорости обработки, в том, что в отличие от врача, который по-человечески устает, ИИ может обработать большое количество данных.
И для удаленных клиник, для выездных диспансеризаций в удаленных районах с экономической точки зрения выгоднее везти прибор для обследования населения, чем отправлять туда высококвалифицированного врача.
- Подход к созданию систем поддержки принятия врачебных решений направлен не на замену врачей, а на их поддержку".
О системе поддержки
"По закону, алгоритм не может поставить диагноз. За диагноз отвечает врач, который ставит под ним свою именную печать. Но алгоритм может обратить внимание врача на какие-то аспекты. Это можно очень наглядно делать с медицинскими изображениями.
- При обследовании на мониторе появляется глазное яблоко, глазное дно как бы в разрезе – этот метод диагностики называется оптическая когерентная томография (ОКТ), такой прибор сейчас стоит в любой офтальмологии – и врач может увидеть какие-то признаки патологии.
И вот как раз с такими изображениями работает наш алгоритм. То есть врачи, грубо говоря, показывают ему, на что надо обращать внимание, какие признаки (биомаркеры) свидетельствуют о том или ином заболевании или о стадиях заболевания. Алгоритм на этой информации обучается и дальше может работать уже самостоятельно в составе какой-то системы поддержки принятия врачебных решений".
О мировом уровне результата
"Есть отечественные разработки, есть зарубежные системы поддержки принятия врачебных решений. Но в этих системах нет такого детального стадирования (выделения стадий). В этом плане мы находимся впереди. И мы ориентированы не на создание собственного продукта, который заменит конкурентов, а на сотрудничество с теми, кто часть пути уже прошел.
- Мы, как ученые, разработчики, предлагаем конкретный алгоритм, который решает ту задачу, которую многие еще решать не умеют либо решают ее хуже, чем наши ученые.
Выявление вот этой промежуточной стадии нашим алгоритмом делается с точностью, которая значительно превышает результаты других научных групп, по крайней мере, опубликованные в открытой печати, с которыми нам удалось ознакомиться. Поэтому здесь мы говорим про мировой уровень результата. И поэтому мы с удовольствием развиваем это дальше. На текущей стадии разработка продолжается: алгоритм стал гораздо лучше выделять интересующий нас диагноз – нам важно, чтобы ИИ не путал один диагноз с другим".
О редком
"Наши ученые предложили много инноваций для работы с не очень качественными исходными данными. Медицинских изображений редких заболеваний мало, и при традиционных подходах, скажем, применении обычной нейросети, эти редкие диагнозы с точки зрения алгоритма будут казаться малозначительными, хотя, на самом деле, ради них-то все и делается – нам важно не пропустить признаки заболевания.
- Поэтому внимание ученых, в том числе и в последних исследованиях, было обращено на то, как работать с этой несбалансированной выборкой данных, где важные диагнозы представлены в меньшей доле. И там были предложены оригинальные подходы, которые показали очень хорошие результаты.
На сегодняшний день выделяется шесть классов (типов) этого диагноза (возрастная макулярная дегенерация – прим. ред.) и минимальная точность – 90%, максимальная – 100%. Этого вполне достаточно для того, чтобы предлагать алгоритм для дальнейшего использования в клинической практике".
О внедрении в практику
"Все, что касается лечения людей, влияния на их здоровье, требует очень серьезной сертификации, и эти требования закономерно ужесточаются. Поэтому даже программные продукты, такие как алгоритмы, требуют прохождения сертификации, это процесс длительный, трудоемкий.
- От этапа получения хорошего результата в научной лаборатории до внедрения в клиническую практику проходит обычно несколько лет.
Если в более широком контексте посмотреть, сейчас много внимания уделяется цифровизации медицины. Даже говорят про цифровую трансформацию, потому что если внедряются вот такие алгоритмы, которые существенно разгружают врача, то это позволяет самому врачу делать свою работу гораздо более тщательно и продуктивно".
О сквозной технологии
"Фотонику мы рассматриваем как сквозную технологию, развитие которой позволяет добиться результатов и для промышленных приложений, и для медицины, и для связи. Республика нас поддерживает, и в лице Евразийского НОЦ мирового уровня, и в виде грантовых механизмов, в том числе мегагранта Главы Республики Башкортостан. Мегагрант был выделен на междисциплинарные исследования в области фотоники, биофотоники, искусственного интеллекта, медицины. Мы оборудовали лабораторию, закупили туда приборы для диагностики тканей. Получилась очень хорошо укомплектованная лаборатория. Также мы дооснастили уже существующую лабораторию по тестированию оптических чипов".
Об оптических чипах
"Мы еще занимаемся разработкой полупроводниковых чипов для обработки оптических сигналов, которые позволяют сделать более компактные приборы, в том числе и приборы оптической когерентной томографии. Если обычный прибор – это большая настольная коробка, то наши разработки позволяют оптическую часть этого прибора уместить в эндоскопическом зонде толщиной с карандашик и длиной три сантиметра. Коллеги медики сказали, в какой диаметр мы должны уместиться, и проектирование этого чипа мы делали исходя из конечного размера, чтобы такой зонд можно было уместить в эндоскопический инструмент.
- Оптические чипы будут практически во всех устройствах, доступных человеку. Везде, где мы работаем со светом, с оптической техникой, можно сделать шаг к созданию миниатюрных компактных решений посредством интегральной фотоники".
Об управлении светом
"Фотоника в целом – наука об управлении светом. О том, как свет сгенерировать, как его потом принять, получить и как им управлять для того, чтобы он решал какую-то важную для человека задачу. И светодиоды, и мониторы – это все фотоника.
- Мы в своих лабораториях занимаемся интегральной фотоникой, то есть разработкой оптических устройств на кристалле.
Например, на кремниевом. Это очень маленький кристалл, 2 на 2 мм, на котором умещается несколько десятков оптических устройств, то есть их размеры – это несколько микрометров или даже сотен нанометров. В каждом мобильном телефоне есть микросхемы, которые делаются по аналогичным технологиям. Но там они электрические, а мы работаем с оптическими, хотя принципы их создания – те же самые.
- Полупроводниковой технике, вообще микроэлектронике – десятки лет, она с середины прошлого века активно развивается. И оптическое сообщество переиспользовало весь этот задел для того, чтобы создать новое поколение устройств для решения задач оптики и фотоники. И вот этой технологии чуть больше 10 лет во всем мире.
Мы в университете занимаемся этим с 2019 года. И одна из лабораторий ориентирована на тестирование таких чипов. Благодаря "Приоритету 2030", грантам разных фондов, в том числе республиканскому мегагранту нам удалось собрать достаточно хорошее на российском уровне оснащение этой лаборатории.
- Без ложной скромности – это одна из лучших лабораторий по тестированию в России".
О превосходстве
"Проблема в том, что современные процессоры практически уже достигли пределов быстродействия, сделать следующий шаг очень дорого и сложно с точки зрения разработки нового поколения технологий. И здесь, к сожалению, в России есть определенное отставание по технологическому уровню от ведущих зарубежных фабрик.
- А вот в области интегральной фотоники в России есть несколько очень сильных групп, и есть очень хорошие результаты. И, наверное, можно говорить, что наша уфимская научная группа тоже добилась определенных успехов и узнаваема среди коллег.
В лидерах еще – Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Саров, Пермь, Казань. В Казани создана ПИШ, которая тоже занимается микроэлектроникой, и там очень сильная школа по радиофотонике, наши коллеги, наши друзья".
О Центре фотоники
"В строящемся кампусе заложена новая лаборатория по фотонике – Центр фотоники – и мы планируем, что он будет оснащен дополнительной линейкой научного оборудования, которое сможет существенно усилить результаты нескольких научных групп в Башкирии, не потерять то лидерство, которое уже есть, и достичь новых вершин".
Также в интервью:
– "Врач имеет полное право не согласиться с решением алгоритма", – о том, что ИИ – только помощник;
– "Мы в своих разработках ориентируемся на ту архитектуру программ, когда алгоритм может конечному пользователю показать, почему он так решил", – об объяснимости результата;
– "В нашей лаборатории ведутся исследования не только в области офтальмологии", – об алгоритмах мультимодальной диагностики;
– "Этот метод дает нам информацию о том, из каких молекул состоит ткань, то есть при патологии меняется молекулярный состав ткани", – о спектроскопии;
– "Оптическая когерентная томография дает послойную картинку, но не раскрывает, что это за слои", – о методе, который позволяет заглянуть вглубь;
– "ИИ с этим прекрасно справляется", – о мультимодальном подходе, который дал хорошие результаты;
– "Ты как будто все время соприкасаешься с будущим, близким или более далеким, и самое интересное – можешь на него влиять", – о том, в чем "прелесть работы ученого";
– "Это войдет в обиход в ближайшие 5-10 лет", – об аспектах будущего, высвеченных в Уфе на крупнейшей в России конференции по фотонике;
– "У нас открылась магистратура по фотонике", – о том, что в Уфе желающие могут "прокачаться в технологии будущего";
– "Это взаимодействие света с тканями", – о биофотонике, которая может быть направлена и на диагностику, и на лечение;
– "Они помогают решать те задачи, которые казались нерешаемыми, ставить новые задачи, о которых раньше даже не задумывалось инженерное, научное сообщество", – о том, что "технологии сильно меняют жизнь, но их не надо бояться".
