Projekty na Wydziale Matematyki i Informatyki często są realizowane w odpowiedzi na społeczne zapotrzebowanie na określone rozwiązania. Czy tak było również w tym przypadku?

Prof. Andrzej Jankowski: Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) alarmuje, że obecnie mamy do czynienia z pandemią krótkowzroczności (myopii) u dzieci. Szacuje się, że do 2050 roku nawet połowa światowej populacji może być dotknięta tą wadą wzroku. Przewiduje się, że skutki tej pandemii będą bardzo poważne, zwiększając ryzyko powikłań okulistycznych, takich jak zwyrodnienie plamki żółtej czy odwarstwienie siatkówki. WHO podkreśla konieczność szybkiej identyfikacji ryzyka wystąpienia krótkowzroczności u dzieci oraz wdrażania działań profilaktycznych, takich jak zwiększanie czasu spędzanego na świeżym powietrzu, ograniczanie czasu przed ekranami i regularne badania wzroku u dzieci. Podsumowując, podstawowym celem projektu jest opracowanie oprogramowania dostępnego na stronach internetowych, które pozwoli rodzicom, po wypełnieniu ankiety, oszacować ryzyko wystąpienia krótkowzroczności u ich dziecka w ciągu najbliższych trzech lat.

Od kiedy realizowany jest ten projekt?

A.J.: Projekt jest realizowany od wakacji 2022 roku. Prowadzi go międzynarodowe konsorcjum, w którego skład wchodzą czołowi uczeni z Finlandii, Wielkiej Brytanii, Portugalii, Iranu i Polski.

Był pan odpowiedzialny za obszar AI/IT – czym dokładnie się pan zajmował? Jakie narzędzia i rozwiązania zostały opracowane i na jakiej zasadzie działały?

A.J.: Na początku kierowałem zespołem około 10 magistrantów z naszego wydziału. Studenci stworzyli i przetestowali kilkaset modeli uczenia maszynowego, a także zbudowali prototyp internetowego interfejsu, do którego podłączyli prostego chatbota. W sumie zespół przeprowadził kilka tysięcy udokumentowanych eksperymentów. Na tej podstawie zidentyfikowaliśmy obiecujące kierunki dalszego rozwoju projektu. Obecnie są one rozwijane pod kierunkiem prof. Piotra Artiemjewa. Wyniki osiągnięte przez studentów zostały niezależnie zweryfikowane przez niego, a cały zespół (wspólnie z ekspertami z okulistyki) opublikował artykuł naukowy podsumowujący ten etap prac.

W jaki sposób te rozwiązania mogą pomóc w prognozowaniu ryzyka krótkowzroczności u dzieci? Czy można je uznać za nowatorskie?

A.J.: Projekt zawiera kilka innowacyjnych rozwiązań. W szczególności opracowano specjalną metodę oceny jakości modeli, wykorzystując techniki Monte Carlo zaadaptowane do krzyżowej ewaluacji. Obecne rozwiązanie, czyli funkcjonująca strona internetowa z ankietą, może być udostępnione w internecie, z zastrzeżeniem, że modele były trenowane na danych z innych krajów i aktualnie nie stanowią produktu medycznego. Produkt mógłby zostać znacząco ulepszony poprzez douczenie modeli na danych z Polski lub populacji o podobnych cechach.

Czy ma pan informacje na temat tego, czy efekty projektu mają już zastosowanie poza uczelnią, np. w medycynie?

A.J.: Oprogramowanie zostało opracowane w wielu wersjach językowych (np. angielskiej, portugalskiej, fińskiej, perskiej oraz polskiej) i może być wykorzystywane w różnych krajach. Jednak dopiero pozytywne wyniki badań klinicznych umożliwią zakwalifikowanie tego rozwiązania jako produktu medycznego.

Na jakim etapie znajduje się obecnie realizacja projektu z pana perspektywy?

A.J.: Moim zdaniem kluczowym krokiem jest pozyskanie (lub wygenerowanie) danych z populacji, do której model ma być adresowany (ewentualnie zweryfikowanie, w jakim stopniu obecne bardzo dobre wyniki pasują do wspomnianej populacji). Następnie należy przeprowadzić badania kliniczne i udostępnić w internecie.

Jakie są plany na przyszłość?

Prof. Piotr Artiemjew: Planujemy dalsze rozszerzenie zakresu danych wykorzystywanych przez kalkulator ryzyka krótkowzroczności o informacje pochodzące z różnych jednostek badawczych, w tym z Uniwersytetu w Ulster, co umożliwi bardziej wszechstronną weryfikację działania modeli i ich lepsze dostosowanie do konkretnych populacji. Kalkulator jest obecnie rozbudowywany o moduły o różnym poziomie zaawansowania – jednym z ważniejszych elementów jest narzędzie do przeliczania wartości z rozmaitych systemów pomiarowych, co znacząco podniesie jego uniwersalność i ułatwi adaptację w różnych regionach świata. Wszystkie opracowane funkcjonalności będą stopniowo rozwijane i walidowane przez ekspertów dziedzinowych. Jednocześnie pracujemy nad wdrożeniem systemu RAG (Retrieval-Augmented Generation) w już istniejącym na stronie projektu asystencie AI, co pozwoli na zwiększenie interaktywności i precyzji uzyskiwanych informacji. Dzięki temu użytkownicy zyskają bardziej zaawansowane narzędzie, wspierające proces oceny ryzyka krótkowzroczności oraz podejmowanie decyzji dotyczących profilaktyki.

Rozmawiała Anna Wysocka, fot. archiwum prywatne

Dr hab. Andrzej Jankowski, prof. UWM pracuje w Instytucie Informatyki na Wydziale Matematyki i Informatyki UWM. Autor wielu publikacji naukowych i współautor aplikacji patentowych z obszaru AI. Bada i rozwija nowe technologie AI bazujące na interakcyjnych obliczeniach granularnych pod kątem zwiększania jakości zastosowań AI do konstruowania uczących się systemów decyzyjnych funkcjonujących w złożonych zastosowaniach.

Dr hab. Piotr Artiemjew, prof. UWM jest przewodniczącym Zespołu ds. Dyscypliny Informatyka Techniczna i Telekomunikacja oraz dyrektorem Instytutu Informatyki na Wydziale Matematyki i Informatyki UWM. Jego specjalnością są systemy decyzyjne i uczenie maszynowe. Posiada uprawnienia instruktora w zakresie kursu Data Science IBM. Prowadzi zajęcia z elementów robotyki inteligentnej. Jest opiekunem Koła Naukowego Robotyki.

Zapotrzebowanie społeczne na wspierające rozwiązania IT/AI w zakresie identyfikacji ryzyka krótkowzroczności zidentyfikował prof. dr hab. Andrzej Grzybowski, okulista z Wydziału Lekarskiego UWM. To on był więc inicjatorem projektu prowadzonego na naszym Uniwersytecie i to on nadzoruje go pod kątem medycznym. Część dotyczącą informatyki (IT) oraz sztucznej inteligencji (AI) uruchomił i zarządzał nią przez pierwszy rok prof. Andrzej Jankowski. Następnie zastąpił go prof. Piotr Artiemjew (obecnie dyrektor Instytutu Informatyki UWM). Obaj pracują w Katedrze Metod Matematycznych Informatyki.

Tekst ukazał się w styczniowo-lutowym wydaniu „Wiadomości Uniwersyteckich”, którego tematem przewodnim były innowacje. W lutym obchodziliśmy Dzień Nauki Polskiej, zatem był to doskonały pretekst, aby wspólnie z przedstawicielami naszego Uniwersytetu przypomnieć, jak ważne są nie tylko innowacyjne badania, ale i troska o sprzyjającą im kulturę organizacyjną. Przedstawiliśmy kilka projektów realizowanych na UWM, które wspierać będą walkę z wieloma wyzwaniami współczesności – m.in. z krótkowzrocznością u dzieci, nowotworami czy bezpieczeństwem żywności.