Už druhý týden se necítil dobře. Bolela ho hlava a celkově se cítil malátný. Probouzel se úplně propocený a zdálo se mu, že je unavenější, než když ulehal předchozí den do postele. Neměl chuť ani na obvyklou cigaretu, která byla už odnepaměti součástí jeho ranního rituálu. Zapálil ji jen ze zvyku, dvakrát ztěžka potáhnul a rozkašlal se tak silně, že na další porci nikotinu neměl ani pomyšlení. Chvíli pozoroval z okna holuby, spící na střeše protějšího domu a usrkával kávu.
Došlo mu, že bude lepší, když zjistí, co mu je. Lehl si na gauč, vzal do ruky tablet a spustil aplikaci, která má přístup k jeho kompletní zdravotní dokumentaci. Zadal do ní veškeré symptomy, které na sobě pozoroval. Systém ho požádal o vyšetření krve a moči. Lehce po deváté dorazil domů z odběrů. Po obědě mu přišel mail s tím, že aplikace už má k dispozici výsledky testů. Systém na základě symptomů a vyšetření určil diagnózu a navrhl několik způsobů léčby včetně jejich předpokládané účinnosti a úspěšnosti. Stačilo už jen vyzvednout léky.
Zdá se vám to přitažené za vlasy? Představa, že by nás léčily počítače nebo softwarové aplikace není opravdu příliš reálná. Ale doba, kdy podobné aplikace budou pomáhat lékařům určovat diagnózy, není tak vzdálená, jak by se mohlo na první pohled zdát.
Na začátku byl počítač, který vyhrál v Riskuj
V roce 2007 začala skupina inženýrů americké společnosti IBM vyvíjet počítač, pojmenovaný po zakladateli společnosti Thomasovi J. Watsonovi. Za několik let se jim podařilo vytvořit sofistikovaný a komplexní počítačový systém, sestávající se z téměř tří tisíc osmijádrových serverových procesorů IBM POWER7, fungujících na frekvenci 3,5 Ghz. Systém celkem obsahuje 16 terabytů paměti a pracuje rychlostí přesahující 80 teraflopů (biliony operací za vteřinu).
Watson dokázal před dvěma lety porazit nejlepší soutěžící ve hře Jeopardy, obdobě českého Riskuj. V té době měl přístup ke 200 milionům stránek strukturovaných a nestrukturovaných dat, včetně celé otevřené encyklopedie Wikipedia. Využíval přitom pouze interní databáze bez přístupu k Internetu.
Nebylo to poprvé, kdy počítač IBM porazil člověka. Už v roce 1997 stroj s názvem Deep Blue vyhrál v šachu nad tehdy nejlepším šachistou světa Garry Kasparovem. Jenže soutěž Jeopardy byla něčím úplně jiným než šachová partie.
Největší rozdíl oproti počítači Deep Blue, který v roce 1997 porazil Garryho Kasparova, představovala nutnost práce s přirozeným lidským jazykem. Watson je první počítač na světě, který je schopen zodpovídat na složité otázky formulované v přirozeném (psaném) jazyce a to v reálném čase a v kvalitě srovnatelné s nejlepšími lidskými experty pro daný obor. S takovouto výzvou si dosud počítače nevěděly příliš rady. Watson používá množství pokročilých analytických nástrojů k pochopení významu a kontextu lidského jazyka. Dokáže také velice rychle analyzovat informace, jejich vztahy a relevanci. Milion knih „prolistuje“ do tří vteřin od zadání, zváží a vyhodnotí plejádu hypotéz a přijde se správnou odpovědí
, vysvětluje Jan Kleindienst, šéf výzkumu IBM v Praze.
Watson nejenže dokáže porozumět lidské řeči, zpracovávat jak strukturovaná, tak nestrukturovaná data, ale co je zdaleka nejdůležitější, stejně jako člověk, se dokáže učit z vlastních chyb tím, že dokáže sám upravovat jednotlivé algoritmy tak, aby dokázal příště odpovědět na otázku správně.
Jak nákladný projekt Watson byl, IBM oficiálně neprozradila, ale někteří analytici se domnívají, že mohl firmu přijít až na 1,8 miliardy dolarů. Není proto divu, že se IBM rozhodlo nasadit některé technologie Watsona v praxi a začalo pracovat s obchodními partnery na projektech, které využijí schopností nového systému.
Udělejme z počítače medika
Úplně první oblastí, kde se začaly schopnosti Watsona testovat v praxi, bylo zdravotnictví. IBM tuto oblast nevybralo náhodou, každoročně v ní totiž dochází k obrovskému nárůstu množství dat, ať už o samotných pacientech či výzkumných objevech a nových způsobech léčby.
Ještě předtím než Watson zvítězil v Jeopardy!, začalo IBM spolupracovat s Marylandskou universitou na výběru odborné lékařské literatury, včetně sborníků, časopisů a učebnic, kterou měl Watson zpracovat. Po 18 měsících dosáhl stejných znalostí jako student druhého ročníku medicíny na vysoké škole. A stejně tak, jak se postupně zlepšoval a učil vlastními chybami v případě Jeopardy!, zpřesňoval i diagnózy fiktivních pacientů.
Už několik měsíců poté lidé z IBM veřejně demonstrovali, jak Watson zvládne určit diagnózu modelového pacienta, který přišel k lékaři kvůli zastřenému vidění.
Systém na základě symptomů onemocnění, zdravotní dokumentace pacienta a informací týkajících se nemocí, které prodělali nebo kterými trpí jeho rodinní příslušníci, správně určil, že pacient trpí lymskou boreliózou. Je důležité zdůraznit, že Watson, stejně jako v průběhu hry Jeopardy, odpovědi odhaduje s tím, že uvádí, na kolik procent si je jistý. V tomto konkrétním případě určil diagnózu s pravděpodobností 73 procent.
Kromě určení diagnózy počítač zároveň navrhl i léčbu Doxycyklinem. Poté, co bylo upřesněno, že pacientem je těhotná žena s alergií na penicilin, navrhl Cefuroxim.
Efektivnější a levnější léčba rakoviny
Loni IBM začalo s americkým centrem pro léčbu rakoviny Sloan-Kettering Cancer Center schopnosti systému dále vylepšovat. Cílem je, aby byl schopný na základě vstupních údajů pomoci lékařům s diagnózou onemocnění. Za necelý rok Watson absorboval více 600 tisíc lékařských materiálů, dva miliony stránek textu ze 42 odborných lékařských časopisů a klinických studií v oblasti onkologického výzkumu.
Využití IBM Watson ve zdravotnictví v pojetí Sloan-Kettering Cancer Center
V současné době je Watson schopný procházet 1,5 milionů lékařských záznamů pacientů za několik posledních desetiletí. Ve skutečnosti ale zatím pracuje „jen“ se záznamy 1500 reálných pacientů, kteří onemocněli rakovinou plic. Lékaři a sestry ze Sloan-Kettering Cancer Center jej trénují, aby dokázal vytěžit a interpretovat poznámky lékařů či výsledky laboratorních testů. Později by měl Watson začít podobným způsobem zpracovávat i záznamy o pacientech s rakovinou prsu a prostaty.
V Česku by Watson v případě rakoviny měl možnost nahlédnout do unikátního archivu diagnóz. Česká onkologie totiž sbírá data o pacientech a jejich léčbě již od roku 1977. Národní onkologický registr v současné době obsahuje více než 1,7 milionů záznamů. Veřejná část registru je k dispozici na www.svod.cz. Dozvíte se z ní například, jak častý je výskyt konkrétních typů nádorů, jak se jeho výskyt vyvíjí v čase či jaká je u jednotlivých nádorů úmrtnost. V neveřejné části registru jsou pak lékařům k dispozici anonymizované informace o způsobu a výsledku léčby.
Diagnóza za několik sekund
Velmi zjednodušeně to funguje tak, že lékař prostřednictvím aplikace, kterou má nainstalovanou v tabletu, zadá do systému informace o pacientovi, jeho symptomech a výsledcích vyšetření. Watson tato data porovná s lékařskými záznamy a odbornými texty ve své databázi. V řádu sekund je následně schopný určit diagnózu a navrhnout způsob léčby. Většinou navrhuje několik způsobů léčby, včetně procentuální úspěšnosti. V případě, že si není jistý, vyzve lékaře, aby doplnil některá vyšetření, která pomohou ke zpřesnění diagnózy či k nasazení efektivnější léčby. Celý systém funguje v cloudu a IBM kapacitu Watsona pro tuto aplikaci pronajímá.
Manoj Saxena, generální ředitel pro IBM Watson Solutions (vpravo) a Mark Kris, vedoucí lékař hrudní onkologie z Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, ukazují aplikaci, která dokáže na základě vstupních informací o pacientovi navrhnout nejefektivnější způsob léčby.
Právě zefektivnění léčby je jedním z argumentů, které zástupci IBM v souvislosti s nasazením Watsona do zdravotnictví zdůrazňují. Lékaři dnes podle nich například nemají dostatek času k tomu, aby se seznámili s novými léčebnými metodami a s výsledky výzkumů, které zveřejňují jejich kolegové na stránkách odborných časopisů. To by se teď mohlo změnit. Nový systém totiž lékaře odkáže na materiály, ze kterých při určení diagnózy a léčebného postupu vycházel. To by mohlo urychlit aplikování úspěšných léčebných postupů napříč zdravotnickými zařízeními.
Podle Manoje Saxeny, generálního ředitele pro IBM Watson Solutions, by Watson mohl nejen zefektivnit léčbu, ale také snížit počet případů, kdy lékaři určí diagnózu chybně.
Doslechli jsme se, že přibližně jedna z pěti diagnóz v USA je nepřesná či neúplná,
uvedl Saxena. IBM věří, že řešením vycházejícím z Watsona může americké zdravotnictví také výrazně ušetřit. Podle některých odhadů se ve Spojených státech ve zdravotnictví každoročně promrhá až 600 miliard dolarů, jen díky tomu, že lékaři spatně určí diagnózu nebo nedokážou naordinovat nejefektivnější formu léčby.
Zatím zvládne zpracovat pouze text
Watson zatím dokáže pracovat pouze se strukturovaným a nestrukturovaným textem, neumí tedy analyzovat například snímky z počítačové tomografie (CT). IBM chce ale v budoucnu implementovat do systému některé ze svých technologií na rozpoznání obrazu, které dokážou vyhodnotit například echokardiogramy nebo výsledky EKG vyšetření.
Podle Harlana Levina ze společnosti WellPoint, která se též podílí na vývoji řešení pro zdravotnictví, založeného na technologiích Watsona, význam podobných počítačových systému do budoucna poroste v souvislosti s tím, jak se bude léčba rakoviny stále více přesouvat od chirurgických zákroků, ozařování a chemoterapie k terapii vázané na jednotlivé genetické profily.
Zástupci IBM ale odmítají, že by počítače přímo rozhodovaly o léčbě pacientů. Watson má být pro lékaře jen jakýmsi pomocníkem, díky kterému bude schopný určit diagnózu a zvolit léčebný postup rychleji než doposud. Konečné rozhodnutí a odpovědnost však bude mít vždy lékař.
V budoucnu by se měla objevit i verze aplikace pro pacienty, do které by zadali klinické informace, a systém by jim sdělil, jaká léčba pro jejich diagnózu dává smysl.
Bude to prý lepší, než když dnes pacienti hledají informace na Internetu. Tam mohou být podle Levina informace nepravdivé nebo neaktuální. Otázkou je, jak se bude tvářit lékař, když mu do ordinace přijde pacient a ukáže mu na tabletu, že léčbu, kterou mu lékař předepsal, systém nevyhodnotil jako tu nejefektivnější.
