Smart Tomo Engine: программный комплекс с искусственным интеллектом
Открытие рентгеновских лучей в конце XIX века стало отправной точкой в рентгеновской медицине. Долгое время рентгенография была единственным инструментом для анализа, пока французский радиолог Бокаж не запатентовал способ послойной рентгенографии. Затем в 1979 британский инженер Хаунсфилд и южноафриканско-американский физик Кормак получили Нобелевскую премию за компьютерную томографию. С тех пор КТ используется везде, где необходимо увидеть детальную начинку предмета: в машиностроении, ТЭК, металлургической и аэрокосмической отраслях, в науке и медицине. Но для этого мало томографа - необходимо и новейшее программное обеспечение. В декабре 2022 года Минцифры зарегистрировало в реестре российских программ решение для томографической реконструкции на основе искусственного интеллекта Smart Tomo Engine. О том, какие возможности получит бизнес со Smart Tomo Engine, рассказывают генеральный директор Smart Engines к. т. н. Владимир Арлазаров, технический директор, к. ф.- м. н. Дмитрий Николаев и начальник отдела компьютерной томографии, к. ф.- м. н. Марина Чукалина.
Что такое компьютерная томография, как она в целом работает?
Дмитрий Николаев: Компьютерная томография (или рентгеновская вычислительная томография) — это программно-аппаратный метод неразрушающего анализа внутренней структуры объекта. Проще говоря, это способ заглянуть внутрь предмета, не разрушая его. Аппаратура при этом делает несколько рентгенограмм. Затем в дело вступает программный комплекс и путем математических вычислений создает такое объемное изображение, которое соответствует каждой из рентгенограмм. Как раз разработкой таких программных комплексов мы и занимаемся. Они доступны отдельно от аппаратуры.
Используется ли там искусственный интеллект?
Д.Н.: Для начала договоримся, что понимать под искусственным интеллектом. Несмотря на все успехи в этой области, его определение остается весьма размытым. Если под искусственным интеллектом понимать некоторую замену интеллекту человеческому, то в наших решениях он есть. И это отличает нас от конкурентов. Для качественного томографического исследования требуется правильно настроить аппарат. И настроек очень много. Врачи в рамках стандартных медицинских исследований с этим, как правило, не сталкиваются — томографы по умолчанию настраивает производитель. Но в области индустриальной дефектоскопии, а тем более в ходе научных исследований, требуется, скажем так, видеть на грани возможного. Качество результата зависит от настроек аппарата под конкретный случай. Для оптимальной настройки нужен высококлассный специалист, обладающий как знаниями, так и опытом. И эту нагрузку наше решение Smart Tomo Engine с человека снимает. При этом наше программное обеспечение универсально: оно подстраивается и под разную аппаратуру, и под разные данные, которые оно обрабатывает, не требуя вмешательства специалистов. Это классическое понимание искусственного интеллекта: автоматизация интеллектуального, но все же рутинного труда.
Расскажите о решении Smart Tomo Engine.
Марина Чукалина: Наше решение предназначено для работы с данными, которые собраны томографическими комплексами разного назначения, как промышленного, так и медицинского. В том числе и томографами высокого разрешения, микронными и субмикронными.
Наш программный комплекс работает с собранными рентгенограммами и составляет из них трехмерное цифровое изображение. При этом аппаратная часть томографа может быть не идеально откалибрована, и использование таких рентгенограмм может приводить к появлению артефактов на выходном изображении. В таком случае для «сборки» изображения данные автоматически корректируются нашим решением.
Также наш продукт может анализировать восстановленное цифровое изображение. Например, виртуально замерить какие-то внутренние области объекта. Это может быть отдельная деталь внутри механизма или трещина в большом металлическом изделии.
Что касается производительности продукта и качества результатов, то на данный момент Smart Tomo Engine может работать и очень быстро, и очень точно, хотя и не всегда одновременно. Это достигается выбором соответствующего режима. Важно понимать: для большинства применений в каждый момент времени нужно что-то одно, и здесь искусственный интеллект за вас не угадает.
Какие перспективы для использования Smart Tomo Engine в промышленности?
М.Ч.: В первую очередь, я думаю, перспективным направлением будет диагностика микроэлектроники. Сейчас, как известно, есть большая потребность в собственной электронной базе. А в рамках промышленного производства необходим контроль качества продукции.
Д.Н.: Но промышленный контроль этим, конечно, не ограничивается. Сейчас возникают и развиваются самые разные производства. В случае с механическими деталями сложной формы также требуется контроль с помощью «трехмерных» методов исследования. Причем не только на стадии изготовления отдельных элементов, но и на стадии сборки узлов и механизмов. Дефектоскопия, проще говоря.
Для качественных исследований такого рода программное обеспечение «из коробки» не подойдет — нужны специализированные профессиональные решения.
М.Ч.: Добавлю, что дефектоскопия очень актуальна для производств, где часть комплектующих поступает, скажем так, извне. Только с ее помощью можно быть уверенным, что это изделия должного качества.
В чем особенности Smart Tomo Engine и отличия от российских и зарубежных аналогов?
Д.Н.: Я бы сказал так: нас отличает качество, универсальность и скорость. Универсальность нашего продукта заключается в том, что Smart Tomo Engine работает «на всем». Мы абсолютно нейтральны как по отношению к рентгеновскому оборудованию, так и к вычислительному комплексу, на котором нужно работать. У западных решений неплохо обстоят дела с первым. Со вторым же, скажу откровенно, всё печально. Если вы работаете, допустим, на процессорах «Эльбрус», то ничего из западных решений вам точно не подойдет. Мы же разрабатывали свое решение с расчетом одновременно на западные и отечественные процессоры, так что никакое вычислительное оборудование нас не пугает.
По поводу качества. Мы проводили подробные исследования, сравнивали наше решение с западными аналогами. И, согласно результатам, мы существенно превосходим другие продукты, которые в данный момент доступны в России. По быстродействию у нашего решения и вовсе аналогов нет. Мы собрали и проанализировали опыт вычислений на недорогом оборудовании — результаты вне конкуренции. Скорость, конечно, не всегда важна. Но в некоторых случаях все-таки имеет решающее значение.
Может быть, вы выделите какие-то конкретные технологии, используемые в вашем продукте?
Д.Н.: Мы находимся на переднем крае науки в рентгеновской томографии. Таких групп, объединяющих одновременно академические исследования и производство продуктов, очень мало. И бывает, что наш продукт «обгоняет» наши же научные публикации. В частности, я говорю об уникальной технологии динамического снижения дозовой нагрузки за счет контроля измерений с помощью реконструкции. Это важно в первую очередь в медицине, хотя и не только там. Сейчас в томографии сначала делаются все рентгеновские снимки, а затем уже обрабатываются одним пакетом. При этом может выясниться, что можно было обойтись меньшим количеством снимков. А значит, пациент облучался избыточно. Или же — худший вариант — требуемый результат получить не удалось из-за недостаточного качества исходных данных. В таком случае придется все переделывать. Контроль измерений с помощью реконструкции позволяет этого избежать. Но эта технология требует сверхбыстрых алгоритмов. У нас есть большой опыт в высокопроизводительных вычислениях, благодаря чему мы первыми в мире реализовали и запатентовали эту технологию. С ней пациент может получать ровно такую рентгеновскую дозу, какая минимально необходима для качественного исследования.
Еще могу отметить, что при визуализации данных в нашем продукте используется в том числе стереопсис. Это, если говорить максимально упрощенно, умение человеческого мозга воспринимать и оценивать трехмерную форму объектов. Наше решение может показывать и «сырые» данные, и готовые реконструкции как стереоизображения. Это довольно любопытная технология. Правда, в медицине она использоваться, скорее всего, не будет. В обозримом будущем точно. В этой области важно, чтобы методы визуализации оставались прежними, потому что врачей учили работать только с определенными видами данных. Это по понятным причинам довольно консервативная область.
Насколько ваше решение сопоставимо по стоимости с аналогами конкурентов?
Д.Н.: Наше решение, надо сказать, недешевое само по себе. Оно технологически сложное, и удешевить его вряд ли возможно. Но в конечном счете использование нашего решения выгодно. Томография проводится с помощью аппаратно-программных комплексов. И возможности нашего программного обеспечения позволяют существенно сэкономить на оборудовании.
Владимир Арлазаров: Наша компания не славится дешевыми решениями. Мы обеспечиваем высокое качество, высокую скорость по разумной цене. И если сравнивать с нашими конкурентами, имеющими аналогичную функциональность, мы находимся приблизительно в одном ценовом уровне.
Но самое важное, что покупка нашего решения будет максимально оправданной при установке на программно-аппаратные комплексы. Они позволят раскрыть возможности нашего ПО и все преимущества наших патентованных алгоритмов. Кроме всего прочего, с помощью наших программных алгоритмов можно действительно сэкономить на аппаратной части. Взять аппаратную часть попроще, при этом программа «дотянет» качество реконструкции.
Какие еще плюсы вашего решения вы отметили бы?
Д.Н.: Я считаю, что большим плюсом является то, что мы не собираемся уходить с российского рынка. Мы настроены на взаимодействие с клиентами. Если на томограф ставится наше программное обеспечение, то мы готовы помогать с интеграцией, дорабатывать наш продукт под требования клиента. У нас есть своя программа обучения. Это своего рода инвестиции, вложение в специалистов. Мы хотим, чтобы пользователи понимали технологии и посмотрели на томографию через их призму, и поддерживаем их. Можно, конечно, научиться работе с условно «серым» программным обеспечением или решением иностранного поставщика. Но нет никакой гарантии, что завтра они не уйдут и знания, связанные с их продуктом, не станут бесполезными. А мы остаемся тут.
А кто проводит обучение?
Д.Н.: Это делаем мы. Есть еще поставщики оборудования, наши партнеры, которые, как мы рассчитываем, будут это делать вместо нас, поскольку наше решение будет идти в одном пакете с оборудованием. Если же оборудование уже установлено и речь идет только о замене программного обеспечения, то обучение мы проводим своими силами.
В.А.: Есть несколько сценариев внедрения. Когда Smart Tomo Engine приобретается в составе программно-аппаратного комплекса, за первую линию поддержки, конечно же, отвечает производитель этого комплекса. Мы обеспечиваем вторую линию поддержки, решая проблемы, относящиеся к программе или к ее взаимодействию с комплексом, – вместе с производителем. Если же речь идет только о покупке программы, то поддержку и внедрение обеспечиваем мы своими силами.
Какой вы видите спрос на Smart Tomo Engine?
В.А.: В данный момент мы видим, что спрос даже превзошел наши ожидания. Мы работаем с очень большим количеством компаний, которые поставляют, внедряют и разрабатывают томографы. Сейчас практически мы работаем на пределе возможностей компании по одновременному взаимодействию с таким количеством заказчиков. Будем расширяться.
Реклама ООО «Смарт Энджинс Сервис» erid: LjN8KKqfa
Опубликовано 27.04.2023