Разработка студента ЛЭТИ упростит проведение доклинических исследований веществ

Программное обеспечение для анализа поведения рыб вида Danio rerio с помощью искусственного интеллекта найдет применение в кабинетах токсикологов и разработчиков лекарств.

Основная задача проведения доклинических исследований в токсикологии и фармакологии – определение токсических свойств действующего вещества и лекарственной формы, а также изучение фармакологического действия тестируемого вещества. В этих исследованиях широко распространено использование биологической модели пресноводных рыб. Благодаря биологической схожести около 70% генов с генами человека, скорости и удобству работы в лабораториях при проведении опытов используются Danio rerio (Данио рерио) – небольшие пресноводные тропические рыбки.

Облегчить исследователям процесс анализа новых лекарственных препаратов призван проект студента 3 курса факультета компьютерных технологий и информатики ЛЭТИ Максима Нигматулина «Разработка программного обеспечения для анализа поведения danio rerio с помощью компьютерного зрения», которую сейчас молодой ученый развивает на средства гранта по программе «УМНИК» Фонда содействия инновациям. Работы ведутся под руководством доцента кафедры автоматики и процессов управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Дмитрия Ильича Каплуна.

В основе разработки лежат технологии компьютерного зрения и искусственного интеллекта. Созданное программное обеспечение (ПО) распознает рыбку на загруженном видео, а затем проводит анализ параметров её движения – если рыбка передвигается быстро, то препарат оказывает стимулирующее действие, если медленно – то седативное.

«Предложенный подход позволит сократить затраты времени на анализ поведения Danio Rerio и уменьшит влияние человеческого фактора на результаты эксперимента, создаст доступную альтернативу более дорогим зарубежным аналогам. Также разработанное решение будет расширяемым: позволит рассматривать новые параметры эксперимента, которые трудно оценить с помощью визуального наблюдения». – Студент 3 курса ФКТИ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Максим Нигматулин

По сравнению с существующими аналогами, новое ПО будет значительно дешевле и мобильнее. Это позволит лабораториям более выгодно и быстро проводить исследования. «ПО будет работать на различных операционных системах, таких как Windows, Linux и MacOS. В конечном итоге проект позволит получить легковесное, доступное, мультиплатформенное, расширяемое по сравнению с аналогами пользовательское приложение», – поясняет Максим.

Сейчас проект находится на первом этапе развития, в рамках которого Максим разрабатывает алгоритм предобработки видеоданных на языке Python, алгоритм для конечного функционала в 2D и в 3D, а также создаст модуль-библиотеку на основе разработанных алгоритмов. На втором этапе планируется разработка визуального интерфейса на PyQt, изучение технологии docker и построение docker-контейнера для приложения, внедрение мультиплатформенности и выпуск alpha-версии для тестирования.

Конечным итогом станет полноценное ПО, применимое на различных операционных системах и позволяющее быстро и эффективно проводить анализ паттернов поведения Danio Rerio.

Проект реализуется в русле национального проекта «Цифровая экономика», одной из целей которого является повышение эффективности основных отраслей экономики за счет внедрения новых технологий, и соответствует приоритету научно-технологического развития России «Переход к персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных)».