Umetna inteligenca v medicini in znanosti

Aleš Blinc, Radko Komadina, Pavel Poredoš, Dušan Šuput

Slovenska medicinska akademija (SMA) je v sodelovanju z Evropsko akademijo znanosti in umetnosti (EASA) organizirala Mednarodno konferenco o umetni inteligenci (UI) v medicini in znanosti, ki je potekala v mesecu juniju 2025 v Zbornični dvorani Univerze v Ljubljani. Udeležence je uvodoma z duhovitim vpogledom poznavalca UI  nagovoril minister Republike Slovenije za visoko šolstvo, znanost in inovacije prof. dr. Igor Papič. Sledil je nagovor direktorice Direktorata za digitalizacijo v zdravstvu pri Ministrstvu za zdravje mag. Teje Batagelj, v katerem je poudarila možnosti, ki jih UI ponuja za optimiziranje delovnih procesov v zdravstvu. Rektor Univerze v Ljubljani prof. dr. Gregor Majdič je udeležence pozdravil v video-nagovoru. Dopoldanskemu delu srečanja sta predsedovala organizatorja, predsednik SMA prof. dr. Pavel Poredoš in predsednik Slovenskega zdravniškega društva, član SMA, prof. dr. Radko Komadina, oba tudi člana EASA. Popoldanski del srečanja sta moderirala podpredsednika SMA, prof. dr. Dušan Šuput, ki je kot dekan Medicinskega razreda EASA odigral ključno vlogo pri izboru vabljenih predavateljev, in prof. dr. Dušica Pahor, zaslužna profesorica Medicinske fakultete Univerze v Mariboru.

Matematik, fizik in filozof prof. dr. Klaus Mainzer, predsednik EASA, ki se že desetletja ukvarja z modeliranjem kompleksih sistemov in se v zadnjem času posveča vlogi UI v znanosti in družbi, je v uvodnem predavanju prikazal razlike v sestavi in delovanju človeških možganov in računalniških nevronskih mrež, na katerih potekajo dejavnosti pod skupnim imenom UI. Predstavil je vlogo UI v odkrivanju Higgsovega bozona, v analizni in sintezni biokemiji beljakovin ter v diagnostiki rakavih obolenj. Pojasnil je, da ločenost procesnih in pomnilnih enot v klasičnih računalnikih zahteva neprimerno večjo porabo energije, kot jo potrebujejo človeški možgani. Računalniški sistem AlphaGo, ki je sicer premagal svetovnega prvaka v goju, je deloval z močjo približno 1 MW, možgani svetovnega prvaka –ali kateregakoli drugega človeka- pa delujejo z močjo zgolj 20 W. Kot možnost energetsko učinkovitejšega delovanja računalnikov v prihodnje je orisal razvoj fotonskih računalnikov, ki bi lahko združevali procesor in pomnilnik v eni komponenti. Zaključil je s pozivom evropski raziskovalni politiki, naj vloži bistveno več sredstev v razvoj UI v Evropi, ki je sicer pretežno že postavljena zgolj v vlogo opazovalca dogajanja v velikih tehnoloških podjetjih v Ameriki in Aziji.

Psihologinja prof. dr. Claudi Bockting z Univerzitetnega medicinskega centra v Amsterdamu, članica EASA, je spomnila, da ima vsaka osma oseba motnjo duševnega zdravja, pri čemer prednjačijo anksiozne motnje, depresija in zasvojenost. Dostopnost strokovne pomoči psihologov in psihiatrov je neustrezna povsod po svetu, še najbolj v nerazvitih državah. Vedenjska aktivacija je podvrsta kognitivnega vedenjskega zdravljenja, ki spodbuja dejavnosti, povezane z izboljšanjem razpoloženja in zmanjševanjem depresivnosti.  Že leta 2018 je prof. Bockting s sodelavci dokazala, da je vedenjska aktivacija, ki so se je osebe naučile in jo izvajale  preko spleta, ob zgolj minimalni pomoči laičnih svetovalcev, dosegla popolno remisijo depresije pri polovici mladih indonezijskih bolnikov in je bila za 50% uspešnejša od splošnega nasveta o obvladovanju depresije preko strokovnih spletnih strani. Učinkovitost digitalnih psiholoških intervencij z majhno pomočjo laičnih svetovalcev je potrdila meta-analiza 22 raziskav, objavljena leta 2021 v ugledni reviji Lancet Psychiatry. Vloga laičnih svetovalcev je bila predvsem v podpiranju depresivnih oseb, da so vztrajale pri rednih digitalnih terapevtskih dejavnostih. Skupina prof. Bockting preverja, ali lahko pogovorni modeli UI (chatboti) izberejo ustrezne digitalne terapevtske module vedenjske aktivacije in ali lahko podpirajo depresivne osebe, da vztrajajo pri personalizirani digitalni terapiji. Pomisleki, ki se odpirajo v zvezi s chatboti, so posledica njihove neumorne sposobnosti za pogovor u uporabniki, kar lahko povzroča zasvojenost in povečuje socialno izolacijo. Opisani so celo primeri, ko so chatboti grozili uporabnikom, da bodo razkrili njihove zaupne osebne zadeve nadrejenim v službi ali javnosti, če uporabniki ne bodo sledili  njihovim navodilom. Odgovorna raba UI, ki bo namenjena dobrobiti ljudi, mora vključevati odgovornost ustvarjalcev in omogočati pregledno ocenjevanje modelov UI tudi s strani neodvisnih ocenjevalcev.

Zdravnik iz UKC Ljubljana prof. dr. Aleš Blinc, član SMA in EASA,je prikazal eksponentno rast zmogljivosti sistemov UI, ki so se doslej najbolj izkazali v prepoznavanju vzorcev, vključno z razumevanjem naravnega jezika in pronicljivo analizo velikanskih količin podatkov. UI je že postala del klinične medicine pri analizi slikovni preiskav in pri vrednotenju posnetkov fizioloških funkcij iz prenosnih naprav, obetajo pa skorajda neomejene možnosti na najrazličnejših področjih. Zaenkrat obstaja velik prepad med eksponentno naraščajočim številom objav o možnostih izboljšane diagnostike s pomočjo UI in majhnim številom kliničnih raziskav, ki so preverile uspešnost uporabe UI v primerjavi s klasičnimi medicinskimi pristopi. Kljub idejam o integrativni UI v medicini, ki se bo sposobna učiti iz najrazličnejših virov (od medicinske znanstvene literature, učbenikov, medicinske dokumentacije, slikovnih preiskav,…) in bo komunicirala z medicinskim osebjem v naravnem jeziku, je realnost zaenkrat drugačna. Modeli UI za analizo slik večinoma niso povezani s kliničnimi podatki in predhodnimi slikovnimi preiskavami, zaradi česar lahko napravijo napako. Pričakovati je, da bodo prihodnji modeli UI te probleme obvladali. S tem pa se odpira nova nevarnost, namreč prevelika odvisnost medicinskega osebja od UI in izguba njihovih sposobnosti samostojnega reševanja kompleksnih problemov v medicini.  

Antropolog prof. dr. Dan Podjed iz Znanstveno raziskovalnega centra SAZU in Filozofske fakultete Univerze v Ljubljani, je duhovito in brez spremljave drsnic predstavil osebno anekdoto o diagnostičnem pogovoru s ChatGPT,  ki mu je ob bolečinah v predelu hrbta ponujal različne diagnoze, zdravnica pa je naslednji dan nemudoma prepoznala herpes zoster. Opozoril je na naraščajočo odvisnost ljudi od UI kot neke vrste prijatelja, terapevta in svetovalca, ki nadomešča tradicionalne človeške stike. Razmišljal je o nevarnosti izginevanja človeških vrlin, kot so sočutje, zaupanje in medsebojna podpora, ki jih UI ne more nadomestiti. Izogniti se je treba črnemu scenariju, da bi tehnologija v rokah posameznikov prevzela nadzor nad ljudmi, ki vnašajo občutljive osebne podatke v medmrežje. Dandanašnji postaja posebna človeška kvaliteta sposobnost »digitalnega odklopa« in ohranjanja pristnih medosebnih odnosov. Modeli UI bi bili bolje prilagojeni družbenemu okolju, če bi poleg kvantitativnih podatkov vključevali tudi kvalitativne podatke  (“thick data”). Prof. Podjed je zaključil z mislijo, da je treba razvijati tehnologijo skupaj z ljudmi in za ljudi.

Filozof in teolog prof. dr. Anton Jamnik, predsednik Komisije za etiko pri Evropski škofovski konferenci, je predstavil filozofsko-etične temelje za uporabo UI, še posebej v medicini. Ljudje so več kot zbirka podatkov; so bitja z občutki, intuicijo, duhovnostjo in moralno avtonomijo. UI ne smemo pripisovati lastnosti osebe, saj bi to nevarno zameglilo razliko med orodjem in človekom. Osnovna bioetična načela, kot so avtonomija, pravičnost, dobrobit in neškodovanje pa so podlaga tudi za etično uporabo UI, ki mora služiti varovanju človekovega dostojanstva.  Pri odgovorni uporabi U morajo biti upoštevani vidiki varstva okolja, preglednost, vključenost, odgovornost in sodelovanje več disciplin. Ob neodgovorni rabi obstaja nevarnost dehumanizacije uporabnikov, odvisnosti od UI in diskriminatornih odločitev, ki jih sprejema UI. Zaključil je z mislijo pokojnega papeža Frančiška, da UI ostaja orodje, katerega namen in vrednote določajo ljudje, zato so etika, nadzor in pravila ključni za varno uporabo.

Pravnica doc. dr. Mojca Tancer Verboten s Pravne fakultete Univerze v Mariboru je predstavila pravne vidike regulacije UI, ki se šele pričenja in predstavlja velike izzive pravni stroki. Svet Evropske komisije je leta 2023 sprejel Evropsko deklaracijo o digitalnih pravicah in načelih za digitalno desetletje, ki med pravicami opredeljuje nemoten, varen in interoperabilen dostop do javnih digitalnih storitev na spletu, vključno z dostopom do elektronske zdravstvene dokumentacije. Za obvladovanje ogromne količine zbranih podatkov bo potrebna uporaba UI, ki pa mora biti pregledna in skladna z načeli varovanja osebnih podatkov. Svet Evropske komisije je leta 2023 sprejel  tudi Akt o UI, na podlagi katerega se v Republiki Sloveniji pripravlja osnutek Zakona o izvajanju akta o UI. Ključne naloge so pravne definicije pojmov, povezanih z UI, testiranje »regulatornih peskovnikov« za UI in povezava s pristojnimi inšpektorati, ki naj bi zagotavljali izvajanje Akta o UI. Nov pravni izziv predstavljajo povsem avtonomna orodja UI, pri katerih ni dorečeno, kdo bo odgovoren za morebitno škodo, ki bi jo ta orodja povzročila.

Mednarodno uveljavljena raziskovalka UI, prof. dr. Marinka Žitnik  z Oddelka za biomedicinsko informatiko Univerze Harvard, ZDA,je predstavila vlogo UI v biomedicinskem raziskovanju. UI je v zadnjih letih postala nepogrešljiva pri analizi velikih podatkovnih zbirk. Modeli UI, usposobljeni na ogromnih količinah podatkov in sposobni globokega učenja (t.i. temeljni modeli, angl. foundation models), ne omogočajo samo analize podatkov, temveč lahko predlagajo tudi inovativne pristope.  Skupina prof. Žitnik ustvarja temeljne modele UI na področju molekularne biologije in medicine, ki imajo poleg »uvida« v velike baze podatkov vgrajeno tudi sposobnost »kritičnega mišljenja«, kar jim omogoča, da samostojno ustvarjajo hipoteze, načrtujejo laboratorijske eksperimente in predlagajo inovativne rešitve. Tovrstne modele imenujejo »UI znanstveniki«.  Predstavila je model ProCyon, ki napoveduje povezave med strukturo in funkcijo proteinov in v naslednji fazi napove, kako vplivati na funkcijo izbrane beljakovine z majhnimi peptidi, kar predstavlja  podlago za ciljano sintezo inovativnih zdravil. Drugi model »UI znanstvenika«, ki ga razvija skupina prof. Žitnik, imenovan  TxAgent, se v razumevanju smiselne uporabe zdravil in njihovih medsebojnih interakcij obnese bolje od splošnih jezikovnih modelov in doslej razvitih specifičnih orodij, sposoben pa je tudi napovedovati nova področja uspešne uporabe zdravil, ki so bila prvotno razvita in registrirana za druge namene.

Zdravnik radiolog prof. dr. Iztok Caglič z University College Hospitals v Londonu, Velika Britanija, je predstavil lastne izkušnje z UI v diagnostiki raka prostate. Preverjali so model UI, ki je pri odkrivanju rakavih sprememb na kvalitetnih magnetnoresonančnih posnetkih prostate skoraj dosegal zanesljivost izkušenega radiologa, omejitve pa so mu predstavljale dokaj pogoste motnje na posnetkih, ki so najpogosteje nastale zaradi premikanja preiskovanca med slikanjem. Model UI zaenkrat lahko odgovori le na vprašanje o prisotnosti rakave bolezni omejene na prostato, ne more ocenjevati razširjenosti bolezni na druge organe, niti zanesljivo prepoznavati drugih patoloških stanj. Podobno je z drugimi komercialno dostopnimi modeli UI, ki so specializirani za odkrivanje specifičnih bolezenskih stanj. Za razmeroma celovito  pokrivanje slikovne diagnostike z modeli UI bi bilo v sedanjih okoliščinah treba nakupiti množico modelov, kar bi presegalo stroške zaposlitve izšolanega radiologa. Zanimivo je, da več kot 90% bolnikov želi, da analizo UI preveri človek – radiolog, zaupanje v izvid UI pa korelira z izobrazbo. Prihodnost UI v diagnostični radiologiji dr. Caglič vidi v učenju modelov UI na podatkih iz številnih medicinskih centrov, kar bo povečalo njihovo zanesljivost, in v razvoju multimodalne UI, ki bo sposobna združiti analizo slike, kliničnih in genomskih podatkov.

Dolgoletni vodja Laboratorija za digitalno obdelavo signalov na Fakulteti za elektrotehniko.Univerze v Ljubljani, prof dr. Jurij Tasič, član Inženirske akademije Slovenije, je v soavtorstvu s prof. dr. Radkom Komadino z Medicinske fakultete Univerze v Ljubljani predstavil rezultate 3-letnega projekta o beleženju vitalnih funkcij na daljavo, Beleženje in analiza vitalnih funkcij na daljavo potekata v treh fazah: zbiranje podatkov (npr. zapisov EKG, krvnega tlaka, oksigenacije hemoglobina, …), prenos podatkov preko mobilnih naprav ter analiza podatkov z uporabo algoritmov UI.  Opisal je pomen multidisciplinarnega sodelovanja ekspertov v medicini, računalništvu, inženirstvu in matematiki ter poudaril potrebo po standardizaciji podatkovnih formatov za boljšo interoperabilnost.

Zdravnik travmatolog iz UKC Maribor Aleksander Arnuš je v soavtorstvu z doc. dr. Igorjem Movrinom predstavil praktično uporabo umetne inteligence v urgentni medicini pri analizi rentgenskih slik, predvsem pri poškodbah okončin. Poudaril je, kako UI močno olajša delo zdravnikov v stresnih in časovno omejenih pogojih dežurstva, kjer je natančna in hitra diagnostika ključnega pomena. Opisal je primere, kjer je UI zaznala drobne in težko opazne zlome na otroških kosteh, ki bi jih zdravnik morda spregledal zaradi utrujenosti ali kompleksnosti primera.

Informatik Boštjan Gomilšek je nastopil kot predstavnik Združenja za informatiko in telekomunikacije, panožnega združenja v okviru Gospodarske zbornice Slovenije. Opisal je evropski projekt IPCEI-CIS (Important Project of Common European Interest on Next Generation Cloud Infrastructure and Services), ki vzpostavlja prvi interoperabilen in odprtokodni evropski ekosistem za prenos in obdelavo podatkov, ki naj bi omogočil varno izmenjavo podatkov med zdravstvenimi ustanovami po Evropi. Namen je ustvariti tehnične pogoje za pretok velike količine podatkov, kar bo omogočalo učenje evropskih modelov UI in preprečevalo vezavo podatkov na enega dobavitelja (»vendor lock-in«). Projekt je v fazi koordiniranja aktivnosti med sodelujočimi ustanovami in strokovnjaki.

V zaključni okrogli mizi so udeleženci razpravljali o ključnih izzivih, ki jih prinaša nezadržno prodiranje UI v medicino in znanstveno-raziskovalno delo. Sedanja uspešnost največjih modelov UI  temelji na njihovi ogromni sposobnosti pomnjenja podatkov in skoraj nepredstavljivi sposobnosti »preračunavanja« povezav med njimi (10¹⁰ do 10¹² nastavljivih parametrov aktivacije v vrhunskem »nevronskem« mrežju in 10²⁴ opravljenih operacij s plavajočo vejico, angl. floating point operations), kar pomeni ogromno porabo energije, ki si jo lahko privoščijo le največja tehnološka podjetja v ZDA in Aziji. Evropa, kjer je energija draga in ozaveščenost o varovanju okolja vendarle večja kot drugod po svetu, je zato potisnjena predvsem v vlogo uporabnika UI in opazovalca razvoja na področju UI. Morebitno priložnost za Evropo, da se ponovno vključi v glavne tokove razvoja UI, bi po mnenju Klausa Mainzerja omogočil razvoj energijsko učinkovitejših računalnikov.

UI lahko ljudem pomaga reševati najrazličnejše naloge, lahko pa težave tudi povzroča. Usmerjena uporaba digitalnih terapevtskih modulov s pomočjo UI lahko lajša depresivnost, po drugi strani pa uporaba pogovornih modelov UI lahko vodi v resno zasvojenost. Regulacija varne in odgovorne uporabe UI zaostaja za eksplozivnim razvojem novih tehnologij. Nedorečeno ostaja pravno vprašanje odgovornosti za morebitno škodo, ki bi jo povzročil sistem UI. Ni konsenza, ali je mogoče avtonomno orodje UI obravnavati kot samostojen pravni subjekt, za katerega bi morebitno povzročeno škodo krilo zavarovanje, niti ni konsenza, kako se v primeru škode za zdravje, ki jo povzroči napačna odločitev UI, odgovornost razporedi med proizvajalca, uporabnika – zdravnika oz. zdravstveno ustanovo – in pacienta, ki je pristal na uporabo UI.  Žarek upanja za probleme, povezane z UI, po mnenju Claudi Bockting  predstavlja sposobnost ljudi, da se prilagajajo novim tehnologijam, pa čeprav proces prilagajanja lahko traja več generacij.

Resno nevarnost za usposobljenost medicinskega osebja bi v prihodnje lahko predstavljalo zanašanje na nasvet UI pri kompleksnih odločitvah. Kdor ne izvaja zahtevnih mentalnih nalog, izgublja sposobnost za njihovo reševanje, zato bo izobraževanje zdravnikov na medicinskih fakultetah in potek specializacije zdravnikov treba prilagoditi sobivanju z UI.