ИИ для электросетей и наногель для опухолей разрабатывают в NU
Что, если источник света можно будет поместить прямо внутрь опухоли? А неисправность на линии электропередачи — обнаружить с помощью робота и искусственного интеллекта еще до того, как она приведет к серьезной аварии? Над такими задачами работают молодые исследователи NU, передает Kazinform.
Научный сотрудник, выпускница NU Анель Уразалиева занимается разработкой наногеля для фотодинамической терапии рака. Докторант Юсуф Шахин создает роботизированную систему, которая поможет обследовать линии электропередачи и находить неисправности с помощью ИИ. В этом году оба исследователя получили государственный грант «Тәуелсіздік ұрпақтары» в категории «Наука», учрежденный Министерством культуры и информации РК.
Анель Уразалиева пришла в науку из клинической медицины. Сегодня она работает старшим научным сотрудником в группе по изучению фотонных материалов и биофотоники (Photonic Materials and Biophotonics) под руководством профессора Chang-Keun Lim.
Команда ищет способ сделать фотодинамическую терапию более точной и эффективной. Идея возникла в одной из дискуссий с профессором во время учебы в магистратуре.Тогда Анель предложили изучить возможности фотодинамической, рентгеновской и протонной терапии и найти способы повысить их эффективность и точность воздействия на опухоль.
— Мой тезис посвящен наночастицам для фотодинамической терапии раковых заболеваний. После окончания магистратуры — я осталась работать в группе профессора, в качестве научного сотрудника. На данный момент я написала две научные статьи. Они опубликованы в международных научных журналах, где за два года их прочитали более 10 тысяч раз и процитировали 36 раз ученые со всего мира, — поделилась Анель.
Сегодня одни из основных методов лечения рака — химиотерапия и лучевая терапия. Однако они воздействуют не только на опухоль, но и на здоровые ткани. Фотодинамическая терапия позволяет действовать точнее, но у нее есть существенное ограничение: свет проникает в ткани всего на несколько миллиметров.
— В организм вводят специальное безвредное вещество, которое при облучении светом начинает вырабатывать активный кислород и разрушает раковые клетки прицельно. Проблема в том, что свет проникает в ткани всего на несколько миллиметров. Поэтому фотодинамическую терапию сегодня применяют в основном при поверхностных опухолях. До опухоли, которая находится глубоко внутри тела, свет просто не доходит. Наше решение: сделать так, чтобы источник света находился внутри самой опухоли, — пояснила Анель.
Для этого ученые разрабатывают наногель с лантаноидами — редкоземельными элементами, которые позволяют создать источник свечения внутри опухоли и активировать его дистанционно. Свет после поглощения фотосенсибилизатором выделяет реактивные формы кислорода (ROS — reactive oxygen species), которые разрушают раковые клетки изнутри. Наногель работает как губка с несколькими компонентами, расположенными внутри и на близкой дистанции к друг другу.
Цель — активизировать его благодаря малым дозам рентгеновского или протонного излучения. Пока проект находится на доклинической стадии. Исследователи проводят эксперименты на клетках рака молочной железы и колоректального рака.
— Именно ради этого я в свое время ушла из клинической медицины в науку: врач помогает конкретному пациенту здесь и сейчас, а исследование, если оно сработает, меняет саму схему лечения для десятков тысяч людей по всему миру, — отметила она.
Сейчас Анель также обучает новых молодых сотрудников из числа магистрантов и студентов бакалавриата. В дальнейшем она планирует поступить в докторантуру и продолжать работу над проектом, чтобы довести разработку наногеля до практического применения.
Как ИИ поможет выявлять дефекты на ЛЭП
У Юсуфа Шахина задача совсем другая — и связана она с электричеством. Докторант четвертого года обучения по программе PhD в области робототехники Школы компьютерных наук и искусственного интеллекта (NU SCAI) проводит исследования в лаборатории по преобразованию энергии и управлению движением (Power Conversion & Motion Control) под руководством профессора Ton Duc Do и соруководством доктора Ahmad Bala Alhassan.
Исследователь разрабатывает роботизированную систему для обследования линий электропередачи. В ней объединяются робототехника, компьютерное зрение, мультиспектральное восприятие и искусственный интеллект. Задача — научить систему замечать то, что человек может обнаружить только во время сложного и длительного обследования: тепловые аномалии, повреждения проводов и дефекты элементов инфраструктуры. Масштаб задачи впечатляет. Протяженность линий электропередачи в Казахстане составляет около 28 тысяч километров, и их обследование требует значительных трудозатрат.
— Согласно национальной программе модернизации, средний уровень износа сетей электроснабжения составляет 76 процентов. В 2023 году Казахстан также потерял 9,72 процента произведенной электроэнергии при ее передаче и распределении, тогда как среднемировой показатель составил 6,95 процента. Эти потери представляют собой не только энергетическую, но и экономическую проблему для энергосистемы, — рассказывает Юсуф.
Его проект должен объединить сразу несколько компонентов: роботизированную платформу, алгоритмы искусственного интеллекта для поиска неисправностей и систему непрерывного мониторинга линий электропередачи. Главную роль здесь играет ИИ.
— Искусственный интеллект, работающий на бортовом компьютере, обеспечивает основную функцию визуального анализа системы. В перспективе собранные системой данные могут использоваться для прогнозного анализа технического состояния объектов, помогая операторам энергосетей выявлять развивающиеся неисправности и более эффективно планировать техническое обслуживание, — пояснил молодой ученый.
Сейчас Юсуф испытывает свою роботизированную платформу на экспериментальном стенде NU, созданном для тестирования робототехнических систем на линиях электропередачи. Команда также занимается другими задачами в области энергетики. Под руководством доктора Ахмада Альхассана (Ahmad Bala Alhassan) исследователи разрабатывают системы управления энергопотреблением на основе ИИ для гибридных ветровых и солнечных микросетей.
Для обоих исследователей наука — это не только лабораторные эксперименты, но и решение практических задач. Именно возможность заниматься такими исследованиями еще во время учебы позволяет молодым ученым NU постепенно проходить весь путь — от идеи и первых экспериментов до разработки технологии, которую в будущем можно будет применять за пределами лаборатории.
Ранее сообщалось о том, что казахстанские ученые втрое повысили урожайность кукурузы с помощью нового препарата.
