RSU Gada doktoranta 2025 radītā mākslīgā intelekta programma skaita šūnas ātrāk par cilvēku
Autore: Linda Rozenbaha,
RSU Sabiedrisko attiecību nodaļa
“Zinātne mani aizrauj, tādēļ esmu šeit! Es jau skolas laikā zināju, ka vēlos strādāt zinātnē. Tā mani fascinē, jo nekad nav garlaicīgi – visu laiku pēti jaunas lietas, atklāj nezināmo,” tā sparīgi saka balvas Rīgas Stradiņa universitātes (RSU) Gada doktorants 2025 ieguvējs Edgars Edelmers.
Edgars Edelmers balvas saņemšanas dienā kopā ar RSU zinātņu prorektori Agritu Kiopu
Enerģiskais zinātnieks ir tiešām aizrauts ar zinātni un viņa aktivitāšu saraksts ir garš. Ielūkosimies tajā tikai nedaudz: jau gada nogalē viņš aizstāvēs savu promocijas darbu saistībā ar 3D rekonstrukciju un mākslīgo intelektu* (MI). Šajā darbā viņš radījis arī jaunu MI rīku diagnostikai un pētniecībai. Vienlaikus Edgars Edelmers ir pētnieka pienākumu izpildītājs Medicīnas izglītības un tehnoloģiju centrā (MITC), docē RSU un Rīgas Tehniskajā universitātē (RTU). Piedalās starptautiskos projektos un jaunu studiju kursu izstrādē.
Pirmo izglītību ieguvis Latvijas Universitātē (LU) kā molekulārais biologs, tad absolvējis RSU maģistrantūru biomedicīnas programmā. Un nav bijis šaubu, ka uzreiz jāturpina studijas doktorantūrā RSU.
Viņš stāsta: “Ik dienu es sev jautāju: ko es šodien atklāšu? Varbūt es neko neatklāšu, varbūt es pietuvināšanos atklājumam. Kad esi atklājis kaut ko jaunu, tad ir wow efekts, un domā, kā to izmantot tālāk.”
Kas pēdējā gadā laikā ir bijis šāds pārsteiguma moments pētniecībā?
Noteikti viss saistītais ar MI!
Tajā ir tik daudz atklājumu! Tiesa, man ne visai patīk klišejiskais vārds MI, jo tajā nav nekā mākslīga. Tikpat labi varam teikt arī, ka grāmata vai mašīna ir mākslīgi radīta. Patiesībā MI ir algoritms, kurš ir iemācījies noteiktas likumsakarības un ja tam pajautāsim kaut ko ārpus iemācītā konteksta, tas nespēs sniegt pilnvērtīgu atbildi. Teiksim, es iemācīju MI atpazīt ļaundabīgus veidojumus rentgena attēlā, ja tam parādīs kaut ko, ko viņš nav redzējis mācīšanās laikā, tas šo struktūru izlaidīs. Varētu gan teikt, ka MI jau piemīt mākslīgā intuīcija, jo, piemēram, ChatGPT uz vienu un to pašu jautājumu var ik dienu sniegt citu atbildi, atdarinot cilvēka uzvedību.
Taču es ceru, ka reiz MI tiešām būs īsts mākslīgais intelekts, par to jau runā zinātnieki un inženieri – par nākamo MI posmu, kad tas būs AGI (artificial general intelligence). Proti, MI, kas, tēlaini izsakoties, sapratīs visu šajā pasaulē – fizikā, medicīnā, sociālajās zinātnēs u.t.t. Un sarunu ar viņu vairs nevarēs atšķirt no komunikācijas ar dzīvu cilvēku. Tad arī radīsies daudz ētisku jautājumu. Piemēram, ja šis spēks tik labi imitē cilvēka uzvedību un eksistē ilgāk par cilvēka mūža ilgumu, vai varam to uzskatīt par dzīvu būtni, vai varam atslēgt?
Arī jūsu promocijas darbs saistīts ar MI. Pastāstiet, kurā darba posmā esat un ko atklājāt!
Katram doktorantam promocijas darbs ir smaga tēma – kad tas tiks iesniegts, kad būs aizstāvēts.
Mana priekšaizstāvēšana ir veiksmīgi notikusi, vien jāievieš dažas korekcijas savā darbā un es skatos optimistiski – domāju, ka gada nogalē man jau izdosies darbu aizstāvēt.
Darba tēma, ja pavisam īsi, ir par MI izmantošanu 3D modeļu rekonstrukcijā no medicīniskiem attēliem; kā arī automātiska morfoloģisku struktūru atpazīšana un noteikšana. Darbs sastāv no divām tēmām, kas sakombinētas kopā.
Pirmā ir 3D rekonstrukcija. Ar šo tēmu es sāku savu zinātnisko karjeru.
Mēs ar kolēģiem savulaik izstrādājām 3D modelēšanas un drukāšanas kursu, lai nedaudz modernizētu studiju programmu. Kad atnācu strādāt uz RSU Anatomijas un antropoloģijas institūtu, šī tēma man pašam bija praktiski nezināma, bet to iepazīstot un redzot kolēģu darbu, tā mani aizrāva.
Un es esmu ziņkārīgs! Man interesē dzīvē viss nezināmais, viss jaunais. Patiesībā es tikpat labi varētu pētīt kādu aspektu kvantu fizikā, jo es neuztveru zinātni, dalītu nozarēs – medicīna, ķīmija, bioloģija.
Skatos uz visu kopsakarībās un neviena tēma nepieder vienai zinātnei. Ir starpdisciplināro pētījumu laiks, kur zinātnes nozares pārklājas! Arī mans promocijas darbs ir tāds un skar medicīnu, datorzinātnes, inženierzinātnes.
Darbs tiek izstrādāts RSU Anatomijas un antropoloģijas institūtā un tā vadītājas ir asociētā profesore Dzintra Kažoka un RTU asociētā profesore Katrīna Šmite.
Edgars Edelmers balvas RSU Gada Doktorants 2025 saņemšanas dienā kopā ar promocijas darba vadītāju asociēto profesori Dzintru Kažoku
Promocijas darba daļā par 3D modeļiem es pētu metodes, kā var veidot 3D modeļus un kā var šo procesu optimizēt.
Un otra darba daļa ir saistīta ar MI.
Jā. MI ir plašs termins ar daudzām apakšnozarēm. Varbūt vairāk ir pazīstams MI valodas modelis ChatGPT, multifunkcionāls modelis, kur var sarunāties ar MI. Bet promocijas darbā es speciālā MI programmā apmācīju divus algoritmu modeļus, lai atpazītu lītiskas un sklerotiskas metastāzes, kā arī Cajal intersticiālās šūnas. Šā darba rezultāti kļuva par pamatu Fundamentālo un lietišķo pētījumu projektam (FLPP) un konsolidācijas projektiem, kurus izstrādājam kopā ar kolēģiem un kurus tagad veiksmīgi īstenojam.
Vai tas ir maksas rīks, saprotams mediķiem?
Nē, tas ir brīvi pieejams un es teiktu, ka saprotams visiem. Protams, MI pamatā ir augstākā matemātika. Rīku radīju ar mērķi, lai to izmantotu klīniskos gadījumos vai pētījumos, un tam jābūt vienkārši lietojamam, jo ne vienmēr kolēģi ir tik tehniski zinoši. Risinājumam jābūt tādam, lai arī sekretāre tiktu galā!
Es pēc iespējas cenšos vienkāršot sarežģītus konceptus. Arī darbā ar studentiem nevajag sarežģīt lietas, ja cilvēkiem ir interesanti, viņi pēc tam iedziļināsies tēmā. Savukārt, ja vēstījums šķiet pārāk sarežģīti pasniegts, tas var nobiedēt, radīt nesapratni un atgrūst.
Es izstrādāju ne tikai risinājumu radiologiem, bet arī otru programmu, ko nosaucu Morfista (raksts par šo tematu). Tā prot meklēt noteikta veida šūnas lielos histoloģiskos attēlos. Parasti histologi skaitā šūnas manuāli, skatoties mikroskopā. Cilvēks nespēj tās visas saskaitīt, tādēļ, piemēram, ļoti lielā, 10 gigabaitu attēlā izvēlas 10 redzes laukumus, kuros tās saskaita un aproksimē (aplēš) skaitu uz visu paraugu – variet iedomāties, cik metode ir neprecīza! MI var šo procesu automatizēt un skaitīt šūnas nevis ierobežotā laukumā, bet visā paraugā uzreiz. MI veic plašāku, precīzāku darbu un ir ātrāks. Tas nav pakļauts tādiem cilvēciskiem faktoriem kā nogurums.
Ja iedosim MI papildu resursus – jaudīgāku procesoru un video karti, tas strādās labāk. Cilvēkam diemžēl piektā un desmitā kafijas tasīte nepalīdzēs strādāt labāk nekā divas kafijas.
Manis radītā MI programma tātad automatizē Cajal intersticiālo šūnu, detektēšanu un skaitīšanu. Mums bija 42 pacientu biopsijas kohorta grupa, no kuru attēliem apmācīju MI minētās šūnas atpazīt, lai tas nesajauktu tās ar citām struktūrām.
Šis process man atgādina darbu ar studentiem. Tev jāparāda MI – lūk, skaties, tā izskatās šūna, tā izskatās tās kodols utt. Atkarībā no tā, cik labi es varu izklāstīt materiālu MI, tik labi tas to atpazīs, līdzīgi – no mana skaidrojuma būs atkarīgs studenta sniegums eksāmenā.
Tālāk jau es strādāju ar hiperparametriem MI programmā. Tas ir smalks darbs, “spēlēšanās” ar matemātiku. Nekādas melnās maģijas! – vienkārši cipari un matricas, ar kurām spēlējoties var panākt labāku rezultātu.
Tātad programma jau ir pieejama? Un kādēļ tāds nosaukums?
Morfista ir publicēta un publiski pieejama, jebkurš to var lejupielādēt. Jāteic, zinātniekiem neiet viegli ar nosaukumiem (smejas). Es izdomāju apvienot divus terminus vienā: “morfoloģija” un “histoloģija”. Manuprāt, izdevās eleganti.
Patlaban strādāju ar morfoloģiskām struktūrām, bet esmu apņēmības pilns integrēt MI arī citos pētnieciskajos virzienos.
Jāsecina, ka ieguldīts milzīgs darbs un radīts arī jauns produkts. Bet kā tam nonākt citu pasaules zinātnieku redzamībā?
Labs jautājums (nopūšas). Es uzskatu, ka vajag iet un stāstīt par saviem atklājumiem un risinājumiem, jābrauc uz konferencēm, jāpublicē savi atklājumi. Protams, ir vajadzīga fundamentālā zinātne, bet jāmēģina iespējami daudz pētījumiem rast pielietojumu dzīvē.
Latvijas zinātniekiem – gan MI pētījumu laukā, gan citā tematikā – ir ar ko lepoties.
Bieži vien mēs to nedarām; zinātnieki nereti ir kautrīgi, tikai uzraksta publikācijas un ar to viss beidzas. Jāstāsta, jābrauc, jālepojas. Jāstāsta sabiedrībai, ne tikai slēgtai zinātnieku videi.
Ja tu nemāki izstāstīt nespeciālistam, ko tu esi pētījis un kāds no tā labums, tad es uzskatu, ka tu nepārvaldi tēmu, un jājautā, vai tavs pētījums ir aktuāls.
Jūsu promocijas darba vadītāja asociētā profesore Dzintra Kažoka, protams, jūs ļoti slavēja un priecājās par iegūto balvu, uzsvēra darba starpdisciplinaritāti. Reizē teica, ka jūs esat īsts zinātnieka tips un, ļoti iespējams, Latvijas mērogs jums būs par mazu – iespējams, jūs nākotnē dosieties tālāk pasaulē. Ko jūs pats par to domājat?
Esmu ļoti ambiciozs un uzskatu, ka mēs visu mākam un ja tu kaut ko gribi, tu vari to sasniegt, pārvarot grūtības un daudz strādājot. Es apzinos, ka esmu darbaholiķis. Man patīk strādāt un esmu gatavs strādāt kaut vai režīmā 24/7, bet… cilvēkiem ir jāguļ. Un ir jāēd.
Te jāpamācās no MI, kam nevajag gulēt.
Jā, tāpēc ir interesanti, kas notiks, kad MI tuvosies līmenim, kāds ir dzīvai būtnei, bet viņam nebūs cilvēcisko ierobežojumu… Kā mēs varēsim sadzīvot. MI ir tikai dažas vājības, salīdzinot ar cilvēku. Jā, es gribētu nodzīvot līdz laikam, kad ir pieejams AGI. Es pat teiktu vairāk – es arī ļoti gribētu pielikt savu roku, lai tāds MI risinājums tiktu radīts.
Atgriežoties pie jautājuma par karjeru ārzemēs. Es uzskatu, ka zinātne ir starptautisks process un jābrauc uz konferencēm, jābūt saziņā ar ārzemju kolēģiem. Var stažēties un atgriezties ar jaunām zināšanām – šo nedrīkst uztvert par nodevību. Protams, kāds var pajautāt, kāda ir garantija, ka tu atgriezīsies. Es nezinu – mēs nezinām nākotni. Arī par savējo nākotni nevaru atbildēt.
Līdzās zinātnei jūs arī docējāt RSU un RTU. Esat arī programmēšanas inženieris Elektronikas un datorzinātņu institūtā. Kādi ir izaicinājumi docēšanā?
Docēšana ir maza daļa no tā, ar ko es nodarbojos ikdienā, bet es cenšos studijās integrēt jaunās tehnoloģijas – ja tu runā monotoni garlaicīgi 10 minūtes, ātri vien zaudēsi auditorijas interesi. Nevar vairs pasniegt prezentācijas ar garumgariem tekstiem, neskaitāmiem slaidiem – drīz vien pats sev stāstīsi lekciju. Ir jāpielāgojas jaunajam laikmetam.
Izaicinājums ir arī pielāgot saturu dažādam zināšanu līmenim. Piemēram, kopā ar tenūrprofesori Maiju Radziņu esam izstrādājuši kursu par MI izmantošanu attēldiagnostikā. Kursu apmeklē gan tie, kas jau strādājuši ar MI, gan cilvēkiem bez priekšzināšanām – jāatrod veids, kā interesanti un jēgpilni skaidrot tēmu, lai pieeja der visai auditorijai.
Sacījāt, ka esat ambiciozs, un vēl sākumā teicāt, ka jūs jau skolas laikā zinājāt, ka vēlaties būt zinātnieks. Kā veidojusies jūsu pārliecība par sevi un to, ko vēlaties?
Jau bērnībā gandrīz katru dienu gāju uz tuvējo Botānisko dārzu. Kad man bija kādi septiņi gadi, man uzdāvināja lielu enciklopēdiju un, kā man citi stāstīja, es viņu pētīju, rādīju visiem un vienmēr staipīju līdzi.
Varbūt šī interese par bioloģiju aizveda līdz tam, ka es iestājos LU Bioloģijas fakultātē.
Taisnības labad es sākumā studēju divās fakultātēs vienlaikus – arī RTU Datorikas fakultātē apguvu programmēšanu un inženieriju. Pirmdienās gāju uz vienu universitāti, otrdienās – uz otru.
Sākumā izdevās visu apvienot, bet, kad kursu laiki sāka pārklāties, bija jāizšķiras, jo studijas bija klātienē. Nolēmu: programmēt varu arī iemācīties mājās, un paliku pie bioloģijas studijām.
Es ar entuziasmu esmu gatavs darīt vairāk nekā prasīts darba līgumā. Tā varam sasniegt ekselenci, par kuru mēs visi šeit RSU runājam. Lai sasniegtu zinātnisko ekselenci, ir tiešām jābūt savas zinātnes fanam.
Aizrautība, protams, prasa arī savus resursus. Tā kā jūs tomēr neesat MI, kas var negulēt, kā atjaunojat savus resursus, lai slodzi spētu turēt?
Reiz bija gadījums, kad es aizmigu, galvu nolicis uz datora tastatūras savā kabinetā… tajā brīdī sapratu, ka laikam ir jāskatās uz ciparu pasē, nevar vienkārši strādāt 24/7, ir jādod atpūta smadzenēm, ķermenim...
Man patīk gleznot un fotografēt. Mana specializācija ir makrofotogrāfijā un florā. Savulaik strādāju muzejā LU par krājumu glabātāju un arī fotografēju eksponātus.
Savukārt gleznoju ar akvareļu krāsām, esmu kādreiz pat piedalījies dažādos konkursos. Gleznoju dabas skatus un ziedus.
Edgara Edelmera mākslas foto
Šie hobiji man palīdz atpūsties un pārslēgties uz kaut ko citu, tas ir arī radošs process. Tāpat kā zinātne!
Es uzskatu zinātniekus par māksliniekiem, jo nekad nevar zināt, kā izskatīsies tava glezna, un nevar zināt, kā beigsies projekts, ko tu atklāsi, pētot noteiktu tēmu.
Fotografējot var izvēlēties diennakts laiku, kā saule kritīs attēlā, kādas būs krāsas, izmantot zibspuldzi vai nē. Pēc tam strādāju ar foto redaktoru – tas mani aizrauj. Jo dzīvē esmu perfekcionists. Kamēr nedabūšu ideālu bildi, kaut vai starp 150 attēliem, sēdēšu divas trīs stundas pie pāris bildēm, līdz dabūšu “perfektu” attēlu. Godīgi sakot, ir ļoti grūti dzīvot, esot perfekcionistam.
Apzināšanās par savu vēlmi pēc perfekcionisma esot nozīmīgs solis, lai nebūtu tik perfekcionistisks.
Jā (pasmejamies). Bet šis nav ārstējami.
Jūsu pūles ir novērtētas un saņēmāt RSU balvu. Kādas bija sajūtas par šo novērtējumu?
Bija patīkami, ka citi atzina manus sasniegumus, ieguldījumu. Tas radīja apstiprinājumu: mani novērtē un es patiešām daru kaut ko nopietnu. Nezinu, vai vecuma vai noguruma dēļ, bet Akadēmiskajā sanāksmē, stāvot līdzās rektoram profesoram Aigaram Pētersonam uz skatuves, kļuva nedaudz skumji: jā, man tagad ir balva un es drīz aizstāvēšu promocijas darbu… Un – kas būs tālāk? Mani viedie kolēģi brīdina: Edgar, kad tu pabeigsi doktorantūru, tev būs krīze, jo tu visu mūžu esi mācījies. Jā, manas studijas ir ilgušas desmit gadus. Un viss tajās sasniegts.
Tātad līdz ar promocijas aizstāvēšanas tuvošanos gatavojaties krīzei?
Jā, krīze jau tuvojas.
Vēl jau ir pēcdoktorantūras programmas.
Jā, ir.
Var kļūt par profesoru.
Jā, ir kur augt, bet pēc doktora grāda vēl augstāku grādu dabūt nav iespējams. Profesora amats manā skatījumā ir tikai amats, bet amati dzīvē nāks un ies.
Starp citu, man ir simpātiska Amerikas koncepcija, kur visi izturas vienlīdzīgi, neizceļ to, ka esi profesors – tātad kā īpaši godājams. Mums jāciena un jāgodā ikviens kolēģis, bet hierarhija var bremzēt progresu. Mums visiem ir kopīgs mērķis un jāiet tajā virzienā.
Zināšanas ir mūžīgā vērtība. Mums ikvienam ir jāizglītojas – jāizglīto studenti, pacienti.
Nevar sēdēt stūrī un domāt, ka viss te ir labi – tikmēr pasaulē kāds atklāj zinātnē ko jaunu un tava metode jau noveco.
Visu laiku jāizglītojas, jāinteresējas par jauno dzīvē – to novēlu ikvienam!
* Automātiska morfoloģisko struktūru segmentēšana, metastāžu noteikšana un 3D modeļu rekonstrukcija no medicīniskiem attēliem, izmantojot mākslīgā intelekta dziļo neironu tīklu tehnoloģijas.
