Птица сидит в ящике перед 15-дюймовым монитором, где показывают медицинские картинки. Черно-белые — это обычно маммограммы, рентгеновские снимки груди. Цветные — срез какой-нибудь живой ткани под микроскопом. Кроме того, на экране есть две полоски, куда можно ткнуть клювом: желтая означает “нет рака”, синяя — “рак есть”. В 85 % случаев голубь угадывает верно.
Эксперимент с голубями проводили в Айова-Сити (штат Айова, США) четверо ученых из разных американских университетов и с разными специальностями: врачи-радиологи и врачи-гистологи скооперировались со специалистами по мозгу. В конце ноября 2015 г. их совместную работу опубликовал научный журнал PLoSONE.
К началу 2016 г. публикация набрала нечастые для академических статей 50 тыс. просмотров и 3649 расшариваний.
Ни на какое умение птиц “чуять нутром болезни” ученые и не думали рассчитывать. Это была дрессировка в чистом виде. Голубей держали худыми и голодными, как сторожевых собак (авторы аккуратно пишут, что “поддерживали вес птиц на уровне 85 % от того, какой они набирают при свободном доступе к корму”).
Дрессировали их так: серию из 144 картинок, про которые было заранее известно, есть там патология или нет, ежедневно прокручивали на дисплее в случайном порядке, и за каждый правильный удар клювом выдавали маленькую гранулу корма весом с пшеничное зерно.
В США радиологи — одни из самых дорогих врачей: средняя зарплата — 349 тыс. долл. в год. Они учатся 6 лет в университете, потом 3 года в резидентуре и обычно тратят еще 2 года на узкую специализацию — например, по детской рентгенологии.
Голубям на обучение хватало 15 дней, а в экспертов они превращались за 30.
Почему выбрали именно их? У голубя репутация непрошибаемо глупого существа, и даже ругательные «куриные мозги» на английском превращаются в “голубиные”, pigeonbrain. Здесь можно было бы искать и найти логику цирка: чем тщедушнее атлет на арене — тем больше аплодисментов, когда он зубами приподнимает полный “КамАЗ” кирпичей.
Поэтому, скажем, для медийной судьбы какой-нибудь новости, как клетки крысиного мозга рулят истребителем F-22, не последнюю роль играет то, что клетки именно крысиные, а не человеческие или хотя бы обезьяньи, — хотя изолированным нейронам в пробирке практически все равно, чьи они (как для понимания физики кирпича практически неважно, из Колизея его вытащили или из стены соседнего гаража).
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: В Китае соревнования европейских голубей превратили в серьезный бизнес
Однако в случае с голубями сыграть на контрастах и сделать пресс-релиз повеселее было не главным. Нейрофизиологи хорошо знают, что птичий мозг — это в буквальном смысле довесок к глазам, чуть ли не одна большая зрительная зона.
Иначе говоря, куда более продвинутый визуальный анализатор, чем все системы компьютерного зрения, которые распознают автомобильные номера на снимках дорожных камер или буквы в отсканированном тексте.
Отличать друг от друга буквы алфавита голубей натренировали еще в 1982 г., когда до какого-либо компьютерного зрения было еще далеко.
Спустя 12 лет группа из Японии отчиталась о том, как голубей научили не путать Моне с Пикассо.
Мало того, что птицы стабильно угадывали, где чье, они еще и обобщали на лету: с голубиной точки зрения, Брак и Матисс — это, скорее, “Пикассо”, а Сезанн и Ренуар — это, скорее, “Моне“.
В эксперименте с рентгеновскими снимками умение голубей обобщать было очень кстати.
Один из критериев рака груди — микрокальцификаты на маммограмме, непрозрачные для рентгеновских лучей скопления солей кальция.
От того, в какой узор эти скопления складываются, зависит, есть ли опухоль и доброкачественная она или злокачественная.
Описать словами отличительные признаки тех или иных узоров тяжело, но голуби, которые словами не оперируют вовсе, похоже, придумывают для себя какие-то собирательные категории, помогающие им делить микрокальцификаты на “хорошие” и “плохие”.
Другие картинки, на которых голуби хорошо обучались, — цветные микрофотографии биоптатов, то есть кусочков ткани, которые врачи изымают на анализ при подозрении на опухоль.
Авторы сумели довести точность диагноза до 99 %, когда из голубей собирали консилиум: оценивалось решение, которое четыре птицы принимают большинством голосов по поводу одной и той же картинки.
При этом подавляющая часть ошибок (ложноотрицательных или ложноположительных) тоже не была случайной: за раковую опухоль птицы почти всегда принимали что-нибудь конкретное — например, слой нормальных клеток, упакованных особенно плотно.
Правда ли, что теперь клиники могут посокращать радиологов с их зарплатами банкиров и заменить их обученными голубями? Вряд ли.
Но дело не только в качестве анализа. Представьте пациента, которому сообщили, что ему осталось жить меньше года — и что диагноз основан на выводах, сделанных голодным голубем за гранулу корма.
Другое дело, если бы врачи сослались на выводы компьютерной экспертной системы, но в том-то и дело, что пока компьютерные экспертные системы справляются хуже голубей.
Авторы предлагают более осторожное использование голубиного зрения: например, для подгонки медицинских изображений к тому виду и формату, в котором их легче распознавать людям и компьютерам.
Какое увеличение оптимально?
Какой уровень контраста, какая степень сжатия картинок?
Тратить на это время профессиональных радиологов — слишком дорогое удовольствие, а голуби могут поработать бесплатно.
В итоге они, возможно, помогут довести до своего уровня системы компьютерного зрения, на авторитетный вердикт которых врачам ссылаться будет куда проще.
По материалам: Colta