Цифровой взгляд в микромир: инновации Якова Соколова

Микроскопия — это ключевая технология, лежащая в основе многих научных открытий и инноваций в различных отраслях, от биологии и медицины до материаловедения и электроники. Возможность детально изучать структуру и свойства объектов на микроуровне открывает путь к разработке новых лекарств, созданию передовых материалов, совершенствованию электронных компонентов и многому другому. Однако традиционные методы анализа микроскопических изображений часто требуют значительных временных и трудовых затрат, а также подвержены человеческим ошибкам.

Фото: Фото из личного архива Якова Соколова

Яков Соколов — успешный российский инноватор, возглавляющий компанию Альтами, занимающуюся разработкой программного обеспечения и оборудования для микроскопии. Одним из ключевых достижений Якова и его команды стало создание и внедрение Altami Studio, универсального программного обеспечения, предоставляющего исследователям мощный набор инструментов для анализа микроскопических изображений. Под руководством Якова этот программный продукт стал настоящим инновационным решением, который значительно упрощает и ускоряет проведение научных исследований. В интервью Яков рассказывает о том, как его компания использует различные технологии для улучшения своих продуктов и расширения возможностей микроскопии.

— Расскажите вкратце, как ваше ПО помогает ученым и специалистам в их работе? Какие конкретные преимущества и результаты оно обеспечивает по сравнению с традиционными методами?

— Основная цель нашей команды — предоставить исследователям и специалистам передовые инструменты, которые значительно упрощают и ускоряют их работу с данными, полученными с помощью микроскопов.

В медицине, например, наша платформа помогает патологоанатомам и цитологам быстрее и точнее анализировать образцы тканей и клеток. Или например, разработанные нами алгоритмы создания панорамы глазного дна дают возможность поставить правильный диагноз при различных заболеваниях глаз.

В материаловедении и промышленности Altami Studio применяется для контроля качества продукции на микроуровне, с ним исследователь может обнаруживать и анализировать мельчайшие дефекты, трещины или примеси в структуре материалов, что помогает предотвращать брак и давать точные заключения о качестве изделий, а также создавать новые материалы с уникальными свойствами.

Ещё с помощью нашей программы можно быстро классифицировать различные объекты и структуры на изображениях по более чем 50 параметрам формы и размеров, что существенно экономит время специалистов.

Общее преимущество нашего программного обеспечения — возможность быстро обучить сотрудников и начать применять методы компьютерной обработки изображений в работе с микроскопом, так как интерфейс программы максимально упрощен и понятен даже тем, кто не силён во взаимодействии с компьютерами. В паре с цифровой камерой, такой комплект можно установить на любой микроскоп и превратить даже советский микроскоп в цифровую исследовательскую станцию, со всеми полезными функциями необходимыми для ученых и лаборантов, которые позволят заменить устаревшие подсчёты и измерения объектов "на глазок” современными компьютерными операциями и высвободить время для аналитической работы. При этом качество и точность анализа существенно повышаются благодаря использованию современных алгоритмов компьютерного зрения.

Продукты компании получили широкое признание и применение в научном и образовательном сообществе России. Наши решения успешно внедрены и активно используются в ведущих научно-исследовательских институтах, университетах и лабораториях по всей стране. Среди наших клиентов — Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Санкт-Петербургский государственный университет и многие другие авторитетные научные и образовательные учреждения.

Кроме того, наши решения нашли применение в ряде промышленных предприятий, таких как LG Electronics и "ЭТИКС", где они используются для контроля качества и проведения исследований. Общее число организаций, использующих продукты "Альтами", исчисляется сотнями, что свидетельствует о широком распространении и признании нашего программного обеспечения в профессиональном сообществе. Это доверие со стороны ведущих научных и промышленных организаций подтверждает высокое качество и эффективность наших решений в реальных условиях эксплуатации.

— Какие преимущества предоставляет интеграция ИИ в микроскопию?

— Внедрение искусственного интеллекта в микроскопический анализ — это поистине революционный шаг для всей отрасли. Мы также стремимся максимально использовать преимущества передовых ИИ-технологий, чтобы предложить нашим клиентам инструменты совершенно нового уровня.

Давайте рассмотрим такой актуальный вопрос, как автоматизация рутинных задач обработки изображений — сегментация, подсчет объектов, их классификация и тому подобное. Еще не так давно на эти процессы уходили многие часы и дни кропотливого ручного труда. Ведь чтобы набрать достаточно данных для достоверной статистики, необходимо вести скрупулезный учёт каждого типа объектов на тысячах полей зрений. Согласитесь, работа не из легких и весьма утомительная.

Но сегодня, с появлением современных нейросетей, таких как U-Net, ситуация в корне изменилась. Теперь достаточно обучить нейросеть на предразмеченных изображениях объектов. Эти изображения, по сути, дают нейросети четкое понимание, что именно является искомыми объектами, а также что относится к фону и мусорным объектам, которые можно игнорировать. И вуаля! Обученная нейросеть способна самостоятельно выявлять и безошибочно сегментировать изображения с микроскопов буквально за считанные секунды!

Причем точность, с которой нейросеть справляется с этой задачей, просто поражает. Она способна выявлять мельчайшие детали, которые могут быть попросту недоступны человеческому глазу. Это открывает поистине безграничные возможности для ученых и исследователей, позволяя им экономить колоссальное количество времени и сил, которые раньше затрачивались на рутинную обработку изображений.

— Яков, многие считают, что ваш подход к интеграции ИИ в микроскопию уникален. Что, по-вашему, отличает вас от других инноваторов в этой области, и как ваше видение повлияло на успех Альтами?

— Успех Альтами — это прежде всего результат работы нашей замечательной команды талантливых разработчиков, инженеров и исследователей. Каждый из них внес свой неоценимый вклад в создание Altami Studio и других наших продуктов.

Однако, если говорить о моем личном подходе, то, возможно, отличительной чертой стало стремление сделать сложные технологии доступными и понятными для широкого круга пользователей. Я всегда верил, что настоящий прорыв в науке возможен только тогда, когда передовые инструменты попадают в руки как можно большего числа исследователей.

Кроме того, мы с самого начала сделали ставку на тесное сотрудничество с учеными и специалистами из различных областей. Это позволило нам глубже понять их потребности и создать продукт, который действительно решает их ключевые проблемы.

Пожалуй, также моим личным вкладом можно назвать умение видеть потенциал там, где другие его не замечают. Например, идея интегрировать алгоритмы ИИ в микроскопию пришла ко мне, когда я наблюдал за рутинной работой наших клиентов-исследователей. Я понял, что это может кардинально изменить их подход к работе, и настоял на том, чтобы мы направили ресурсы компании на развитие этого направления, несмотря на первоначальный скептицизм некоторых членов команды.

И сегодня Altami уже является признанным лидером в области ИИ-технологий для микроскопии в России, с нашими решениями, работающими в сотнях ведущих научных учреждений и промышленных предприятий.