Материал: Математическое и имитационное моделирование проблемно-ориентированных информационных технологий. Проскурин Д.К., Сысоев Д.В

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНЫХ, СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

УДК 004.8

ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В МЕДИЦИНЕ А.М. Хайруллин, Р.С. Зарипова

Казанский государственный энергетический университет

Аннотация: статья посвящена рассмотрению вопроса об успешном использовании моделей искусственного интеллекта и машинного обучения в медицине

Ключевые слова: искусственный интеллект, машинное обучение, прогнозирование, будущее, нейронные сети, модели искусственного интеллекта, ранняя диагностика, лечение, медицина

APPLICATION OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE MODELS IN MEDICINE

A.M. Khairullin, R.S. Zaripova

Kazan State Power Engineering University

Abstract: the article is devoted to the consideration of the successful use of artificial intelligence and machine learning models in medicine

Keywords: artificial intelligence, machine learning, forecasting, future, neural networks, artificial intelligence models, early diagnosis, treatment, medicine

Ранняя 10 медицинская диагностика и лечение заболеваний являются теми областями, в которых искусственный интеллект (ИИ) демонстрирует потенциал для обеспечения значительного вмешательства и вспомогательных средств. Обученные на обширных массивах визуальных данных компьютерной томографии, рентгеновских снимков, оцифрованных слайдов клеток модели, основанные на искусственном интеллекте, показывают более точную диагностику за очень небольшие промежутки времени по сравнению с диагнозами, поставленными традиционными методами.

Первым применением машинного обучения в борьбе с возникающими заболеваниями является прогнозирование вирусных мутаций. Звучит странно "предсказывать" мутации, но метод анализа данных, известный как грубая теория множества, может спра-

© Хайруллин А.М., Зарипова Р.С., 2020

виться с неточной информацией и может быть использованным для предсказания мутаций.

Машинное изучение предсказанных последовательностей сравнивается с фактическими последовательностями последующих "поколений" вируса и приблизительно в 75% случаев совпадало с реальными исследованиями. Модели на основе искусственного интеллекта пока не достигли абсолютной точности, что делает их использование в сценариях реального времени вполне рискованным [1]. Вполне вероятно, что в ближайшем будущем станет возможным собирать последовательности "в дикой природе" и определять, какие из них с большей вероятностью будут развивать мутации, которые позволят микробу или вирусу заразить клетки человека, или определять, как патоген может развиваться, мутировать и становиться более заразным.

Когда у исследователей сформулиро-

40

ВЫПУСК № 3 (21), 2020

 

 

ISSN 2618-7167

ваны последовательности клеток, искус-

Новые и специально разработанные ле-

ственный интеллект может быть использован

карства или современные вакцины — это

для определения структуры вируса или мик-

мощный способ борьбы с возникающими

робов. Также искусственный интеллект мо-

заболеваниями и вирусами. Существуют

жет быть использован для определения

огромные библиотеки соединений, ожидаю-

структуры белков из приобретенной после-

щих своего изучения, а некоторые предвари-

довательности ДНК или РНК. Вирусные или

тельные тесты могут быть относительно лег-

микробные белки, как правило, являются

ко стандартизированы и

автоматизированы

структурными инструментами, которые поз-

[3]. В сочетании с информацией о белковых

воляют их носителям заразить клетки и вы-

связностях это может ускорить процесс по-

звать проблемы. Способность быстро анали-

иска соединений с потенциально терапевти-

зировать эти белки и то, как они складыва-

ческим эффектом для дальнейших испыта-

ются, может обеспечить ранние предсказы-

ний. Дальнейшее развитие этих систем тре-

вания заболевания, а также осуществить ре-

бует изучения возможности их использова-

шения проблемы в короткие сроки.

ния в борьбе с возникающими заболевания-

К примеру, компания DeepMind разра-

ми [4].

 

 

ботала такую систему машинного обучения

И последнее, что следует учитывать,

складчатости белков, которая почти вдвое

это то, что наилучшим вариантом могла бы

увеличила точность определения необходи-

стать группа врачей вместе с искусственным

мых связей. Сейчас она составляет чуть бо-

интеллектом. На самом деле, недавнее ис-

лее 55%, но разрабатываемая модель учится

следование систем искусственного интел-

быстро, поэтому процент выявления ключе-

лекта показало, что модель искусственного

вых последовательностей почти наверняка

интеллекта, основанная на глубоком изуче-

будет быстро увеличиваться.

нии, может быть усовершенствована путем

Если полученные с помощью моделей

создания совместной группы специалистов

на основе искусственного интеллекта ре-

по искусственному интеллекту и непосред-

зультаты не могут быть абсолютно досто-

ственно моделей искусственного интеллекта

верными, то они могут быть использованы в

[5].

 

 

качестве дополнительного мнения о диагно-

Возможно, врачи смогут использовать

зе, поставленном врачами. Применяя такую

новые технологии, такие как искусственный

методологию, врачи могут перекрестно со-

интеллект и машинное обучение, для борьбы

поставлять первичный диагноз с результата-

с новыми патогенными микроорганизмами.

ми, полученными с помощью моделей ис-

Исследователи предполагают, что растущая

кусственного интеллекта [2].

мощь

искусственного

интеллекта может

Прогресс в диагностике и лечении ин-

обеспечить решение для получения биологи-

фекционных заболеваний может заставить

ческих знаний о новом вирусном штамме и

нас думать, что мы побеждаем в борьбе с вы-

управления новыми вспышками в будущем.

зывающими заболевания микробами. Мик-

Библиографический список

робы, в свою очередь, имеют свойство быст-

 

 

 

ро развиваться. Короткое время генерации и

1. Пырнова О.А., Зарипова Р.С. Перспек-

широкий спектр генетического распростра-

тивы развития искусственного интеллекта и ки-

бернетики // Информационные технологии в

нения означают, что безвредные микроорга-

строительных, социальных и экономических си-

низмы могут быстро превратиться в пробле-

стемах. 2019. № 3-4 (17-18). С. 78-81.

матику для здоровья человека - и как только

2.

Гусев А.В. Перспективы нейронных се-

они это сделают, их будет трудно победить.

тей и глубокого машинного обучения в создании

Встаѐт вопрос - можно ли остановить надви-

решений для здравоохранения // Врач и инфор-

гающееся появление новых болезней? Ко-

мационные технологии. 2017. №3. URL: https://

нечно.

cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-neyronnyh-

41

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНЫХ, СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

setey-i-glubokogo-mashinnogo-obucheniya-v- sozdanii-resheniy-dlya-zdravoohraneniya.

3.Алемасов Е.П., Зарипова Р.С. Перспективы применения технологий машинного обучения / Информационные технологии в строительных, социальных и экономических системах. 2020. № 2 (20). С. 32-34.

4.Покидова А.В. Искусственный интел-

лект в медицине // Достижения науки и образования. 2018. №1 (23). URL: https:// cyberlenin- ka.ru/article/n/iskusstvennyy-intellekt-v-meditsine.

5. Пырнова О.А., Зарипова Р.С. Методы и проблемы переобучения многослойной нейронной сети / Информационные технологии в строительных, социальных и экономических системах. 2020. № 2 (20). С. 101-102.

Информация об авторах

Information about the authors

Хайруллин Адель Марселевич – студент, Казанский государ-

Adel M. Khairullin, student, Kazan State Power Engineering University

ственный энергетический университет (420066, Россия, г. Казань,

(Krasnoselskaya str., Kazan, 420066, Russia), ph.: 8-843-519-4264

ул. Красносельская, 51), тел.: 8-843-519-4264

Rimma S. Zaripova, candidate of technical Sciences, associate Profes-

Зарипова Римма Солтановна – кандидат технических наук, до-

sor, Kazan State Power Engineering University (Krasnoselskaya str.,

цент, Казанский государственный энергетический университет

Kazan, 420066, Russia), e-mail: zarim@rambler.ru

(420066, Россия, г. Казань, ул. Красносельская, 51),

 

e-mail: zarim@rambler.ru

 

УДК 378.14

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ОБУЧЕНИЯ ПУТЕМ ВИЗУАЛИЗАЦИИ Б.В. Злобин1, Е.А. Жидко2

1ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» 2Воронежский государственный технический университет

Аннотация: в настоящей статье рассматривается проблема реализации принципов визуализации в современной системе образования. Практика его использования в сфере образования показывает, что наличие визуальной культуры оказывает большое влияние на формирование личности человека. В процессе онтогенеза у обучающихся повышается значимость визуальных представлений учебной информации, обусловливающей способность преодолевать трудности в обучении

Ключевые слова: визуализация, образование, обучение

PROVIDING TRAINING INTENSIFICATION BY VISUALIZATION

B.V. Zlobin1, E.A. Zhidko2

1MESC AF «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy»

2Voronezh State Technical University

Abstract: this article discusses the problem of implementing the principles of visualization in the modern education system. The practice of its use in the field of education shows that the presence of visual culture has a great influence on the formation of a person's personality. In the process of ontogenesis, students increase the importance of visual representations of educational information, which determines the ability to overcome difficulties in learning

Key words: visualization, education, training

Современный 11 мир переполнен информацией. Средства массовой информации предлагают широкий спектр всевозможных материалов. Однако человеческая память не всегда способна удержать такой огромный объем числовых и фактических данных. Целью восприятия информации является не простое заучивание и запоминание, а пони-

© Злобин Б.В., Жидко Е.А., 2020

мание и анализ. Чаще всего, не сумев сделать выбор, мы действуем наугад. С этой проблемой хотя бы однажды столкнулся каждый из нас: при использовании того или иного способа для удержания информации, не получаем ожидаемого результата. Сегодня назрела потребность в активном внедрении специальной технологии, способной решать проблемы уплотнения знаний для их оперативного использования [1].

42

ВЫПУСК № 3 (21), 2020

ISSN 2618-7167

Одним из средств улучшения профессиональной подготовки студентов (курсантов) считается формирование у них особых умений визуализации учебной информации.

Умение облекать различную информацию в визуальную форму есть критерий профессионализма. Систематизация, концентрация, выделение главного в содержании – вот базовые навыки, характеризующие современного студента (курсанта). Статистические данные показывают, что применение технологии визуализации является наиболее актуальным на сегодняшний день, позволяет преобразовывать огромные массивы фактической и цифровой информации в адекватные для человека зрительные образы. Данная технология позволяет преобразовывать информацию в рисунки, фото - и видеоматериалы, другие формы наглядности. Первым примером такого опыта являются наскальные рисунки, дошедшие до нас звуковые, иероглифические, клинописные формы передачи информации, на совершенствование которых человечество потратило не одно тысячелетие [2-4].

Ранее понятие «визуализация» было применимо лишь для передачи зрительно воспринимаемого образа, а на сегодняшний день применимо в литературе, психологии, медицине для интерпретации терминов.

Визуализация в учебной деятельности присутствовала всегда, но на протяжении времени менялась ее концептуальная направленность:

Научные исследования доказали, что незнакомая информация принимается и удерживается в памяти значительно лучше при условии отображения зрительных образов. Итак, преподнесение материала в упорядоченном виде (с расстановкой необходимых акцентов) способствует качественному запоминанию предлагаемого материала. Следовательно, владение методами систематизации и компоновки информации – короткий путь передачи знаний. В наше время просто необходимы такие методы, которые успешно решали бы весь спектр методологических требований [5-8]. На рис. представлена схема формирования и развитие критического и визуального мышления [9,10].

Рис. 1. Формирования и развитие критического и визуального мышления, зрительного восприятия, образного представления знаний и учебных действий

Наиболее перспективным способом, ваниям является технология визуализации. способным соответствовать данным требоСвоѐ название эта методика получила от

43

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНЫХ, СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

латинского visualis - воспринимаемый зри-

владеющие этим навыком работы, наиболее

тельно.

 

 

 

 

качественно усваивают и анализируют необ-

Ни для кого не секрет, что 85-90%

ходимую информацию.

 

 

информации окружающей действительности

 

Также успешности восприятия лекци-

воспринимается зрительными

анализатора-

онного материала помогают минималистиче-

ми. В основе представленной нами техноло-

ские

изображения, которые легко зрительно

гии лежат педагогические наработки ученых

воспринимаются и сопровождают

устную

США, обративших внимание на возможно-

речь. Этот инструментарий назван «скрай-

сти этой методики ещѐ в конце шестидеся-

бинг» и является универсальным способом

тых годов прошлого века. Смысл еѐ сводился

передачи информации: самые важные мо-

к тому,

что визуальное восприятие является

менты, отображенные на бумаге или доске,

первостепенным для индивида в процессе

облегчают запоминание.

 

 

адаптации к окружающему миру

и поиска

 

Не менее известен и такой инструмен-

своего предназначения. Главная задача - го-

тарий, как «гугл-карта», прием, помогающий

товность человека к активным действиям в

эффективно уплотнять требуемый материал.

условиях постоянно возрастающего инфор-

 

Опорная схема – инструментарий, об-

мационного поля.

 

 

 

легчающий студентам (курсантам)

ориен-

Применять визуальные методы в обра-

тироваться в новом материале путем глубо-

зовательном процессе необходимо с учетом

кого проникновения в суть содержания изу-

знаний функционирования зрительного ана-

чаемой темы. Приѐм направлен на каче-

лизатора. Это позволяет при умелой работе

ственную

систематизацию

изучаемого и

с материалом таким образом скомпоновать

фиксацию самого важного через опорный

нужную информацию, чтобы

сделать до-

конспект.

 

 

 

ступным необходимый еѐ объѐм, что, в свою

 

Следующий инструментарий активизи-

очередь, активизирует процесс познания и

рует

чувственную сторону

человеческого

расширяет диапазон информативности [10-

мышления. Именно поэтому он назван «об-

12].

 

 

 

 

раз и мысль». Осмысление содержания по-

Именно так сформированы современ-

лученной

информации достигается через

ные дидактические материалы - образ и

провокационные вопросы.

 

 

текст соединяются органично, взаимно уси-

 

Интересен по своей подаче инструмен-

ливая друг друга, что успешно сказывается

тарий, названный «кроссенс». Дословно пе-

на интенсификации образовательного про-

реводится как смыслопересечение. Располо-

цесса.

 

 

 

 

жены

в определенном порядке девять кар-

Технология

визуализации

образова-

тинок таким образом, что все они связаны с

тельной информации базируется на особен-

предшествующими и последующими изоб-

ностях

психики

индивида, что

напрямую

ражениями логически. В результате возника-

сказывается на способности к мыслительной

ет ассоциативная цепочка, так как каждое

деятельности, в структуре которой выделяют

изображение дополняет смысл предыдущего.

определенные стадии. Знание этих особен-

Идет

пошаговое запоминание визуальных

ностей

позволяет

подобрать

методический

образов. Причем память удерживает все

инструментарий [5].

 

 

представленные рисунки, а, следовательно, и

Наиболее популярен прием

Тони Бью-

хранящуюся в них информацию, которую

зена (психолог), для которого характерна

можно постоянно усложнять.

 

 

фиксация ключевой информации через раз-

 

Инструментария, используемого тех-

витие мысли и визуализацию мышления.

нологией визуализации, множество. Среди

Этот инструментарий, широко используемый

них такие приѐмы как «кластер», «прием ас-

в виде карт, схем, планов получил название

социаций», диаграммы и графики;

«страте-

«ментальная карта». Студенты (курсанты),

гические» карты (roadmaps), лучевые схемы-

44

Источник: https://studfile.net/preview/16566166/