Удержание статуса лидера в исследованиях и инновациях Уфимским университетом науки и технологий требует постоянного движения на фронтире науки, в том числе, междисциплинарной. На протяжении нескольких лет в университете развивается интегральная фотоника – передовое направление микроэлектроники, которое позволяет обрабатывать информацию в виде световых сигналов в полупроводниковых устройствах нанометровых размеров. Одним из важных приложений интегральной фотоники, которое интересует ученых во всем мире, является высокоэффективная медицинская диагностика.

Исследования в области биофотоники были начаты благодаря созданию в 2019 году совместной с БГМУ и Сколтехом «Лаборатории интегральной фотоники и новых материалов». Однако масштабное развитие это направление получило благодаря грантовой поддержке Минобрнауки РБ – мегагранту Главы РБ.

Республиканский мегагрант позволил начать реализацию амбициозного междисциплинарного проекта «Мультимодальная диагностика высокой точности в медицине и биологии на основе передовых методов интеллектуальной обработки сигналов и их генерации средствами интегральной фотоники», для чего в университете была создана отдельная научно-исследовательская лаборатория - «Лаборатория прикладной биофотоники».

Проект посвящен приложениям интегральной фотоники, биофотоники и интеллектуального анализа данных в решении острых проблем медицинской диагностики. Поэтому в его реализации участвуют ученые, аспиранты и студенты нескольких научных групп Уфимского университета, БГМУ и Сколтеха, а руководитель - профессор Владимир Антонов — один из ведущих в России специалистов по нанофабрикации устройств фотоники.

Ключевая задача проекта – разработать решение для сбора и интеллектуальной обработки мультимодальных данных – рамановской спектроскопии и оптической когерентной томографии. Решение этой задачи дает возможности для определения границ онкологических патологий прямо во время операции. Дело в том, что по отдельности эти виды диагностики широко и успешно применяются в медицине, но их совместное применение дает возможность одновременно получать сведения и об изменении состава тканей, и о патологиях в их структуре. Быстрая и высокоточная интерпретация получаемых потоков данных возможна благодаря применению новейших алгоритмов машинного обучения и их уникальных комбинаций. Одна из важнейших задач, которая решается учеными лаборатории – получение искусственным интеллектом объяснимых результатов, которые можно при необходимости верифицировать врачами-экспертами для повышения надежности и точности.

Во время работы над проектом ученые собрали банк данных об отличительных свойствах тканей с патологиями, разработали целое семейство алгоритмов на основе машинного обучения для повышения эффективности диагностики в хирургии и офтальмологии. Одним из ключевых партнеров проекта является сеть офтальмологических клиник «Оптимед», высококвалифицированные специалисты которых принимают непосредственное участие в сборе обучающих данных и верификации алгоритмов.

В рамках разработки учеными лаборатории были предложены прорывные решения по конструированию миниатюрных диагностических зондов с оптическими элементами на основе фотонных интегральных схем. В лабораторию было закуплено уникальное оборудование оптической когерентной томографии.

В сентябре сотрудники лаборатории аспиранты Иван Степанов и Владислав Иванов получили престижную стипендию имени академика РАН Камиля Валиева за успехи в микроэлектронике.

На сегодняшний день в «Лаборатории прикладной биофотоники» трудятся 24 сотрудника, 6 из них – студенты. В настоящее время в лаборатории ведется уже несколько взаимосвязанных исследовательских проектов, посвященных биофотонике и искусственному интеллекту в медицине.

- Амбициозные междисциплинарные проекты являются одним из ключевых драйверов современной науки, – комментирует директор Школы фотоники Уфимского университета, ведущий научный сотрудник лаборатории Руслан Кутлуяров, - так как совместные исследования ученых из различных областей знаний позволяют решать важные задачи национального масштаба, как в части технологического суверенитета, так и в социально-значимых областях, таких как персонализированная высокоточная медицина. Мегагранты Республики Башкортостан как раз являются одним из значимых инструментов государственной поддержки такой передовой науки.

Станьте соавтором УУНиТ! Присылайте свои новости в наш чат-бот в Telegram. Не забудьте прикрепить фото- или видео- материалы.