Кавья Коппарапу: Диагностика с помощью 3D-печатной линзы

Диабетическая ретинопатия является одной из ведущих причин предотвратимой слепоты, а для ее скрининга обычно требуется офтальмолог, специализированная камера для сетчатки и запись на прием, которую многие пациенты в бедных или сельских районах не могут получить. Решение Кавьи Коппарапу (Kavya Kopparapu), созданное ею, когда она была ученицей старшей школы в Александрии, штат Вирджиния, представляло собой 3D-печатную линзу, прикрепленную к камере смартфона, и модель искусственного интеллекта, обученную считывать полученные изображения. Она назвала это «Eyeagnosis», и это был лишь первый из нескольких диагностических инструментов, которые она создала до окончания бакалавриата.

Старшая школа Томаса Джефферсона

Коппарапу посещала Старшую школу науки и технологий Томаса Джефферсона (Thomas Jefferson High School for Science and Technology) в Александрии, специализированную школу, известную подготовкой будущих исследователей, а затем поступила в Гарвардский университет. Ее первый задокументированный проект появился на первом курсе: MediKey, мобильное приложение, которое позволяло специалистам скорой медицинской помощи безопасно извлекать медицинскую информацию со смартфона пациента, находящегося без сознания — проблема, где на кону стояли реальные ставки, учитывая каждую секунду, которую врач тратит на угадывание аллергий или принимаемых лекарств пациента.

Eyeagnosis и проверка сетчатки через смартфон

В 2016 году, в возрасте семнадцати лет, Коппарапу создала Eyeagnosis: недорогую 3D-печатную насадку с линзой в сочетании с мобильным приложением, которое использовало машинное обучение для выявления диабетической ретинопатии по фотографии сетчатки, сделанной на смартфон, без сложного обследования глаз, которое требуется при обычном диагнозе. Проект был нацелен на конкретный глобальный пробел в доступности — диабетическую ретинопатию можно лечить, если обнаружить ее на ранней стадии, но именно ранний скрининг труднее всего обеспечить дешево в массовом масштабе. Этот инструмент принес ей признание как «Герою здоровья» от WebMD в 2017 году и освещение в СМИ, отслеживающих молодых изобретателей в области прикладного машинного обучения.

GlioVision и ускоренная диагностика рака

После Eyeagnosis Коппарапу разработала GlioVision — платформу, созданную в период с 2017 по 2019 год для автоматизированной оценки глиобластомы, агрессивного вида рака мозга, непосредственно по патологическим изображениям. Главными факторами были скорость и стоимость: методы диагностики глиобластомы на основе ДНК медленны и дороги, а подход на основе машинного обучения с использованием изображений обещал более быструю и дешевую альтернативу для классификации образцов опухолей. Работа опиралась на сотрудничество с исследователями из Университета Стони-Брук и Национальных институтов здравоохранения (NIH) и со временем привела к получению патента на ее имя (US10748040B2).

Создание системы поддержки

Вместо того чтобы рассматривать свои изобретения как конечную точку, Коппарапу в 2015 году основала GirlsComputingLeague для проведения семинаров по информатике и науке для девочек из недостаточно финансируемых школ, а позже, в ноябре 2020 года, запустила инициативу по технологическому равенству в партнерстве с HP. Она продолжила научную деятельность в Гарварде, изучая такие курсы, как «Tiny Machine Learning» и «Вычисления в масштабе», стажировалась в команде Apple Core Machine Learning и с 2019 года была назначена послом AAAS IF/THEN для женщин в STEM. Признание последовало в более широком медийном пространстве, чем у большинства изобретателей-подростков: участие в выставке Смитсоновского института «Girlhood (It's Complicated)» в 2020 году, награда «Голоса года» журнала Seventeen и место научного сотрудника Гарвардского университета по технологическим инновациям. О своей мотивации она сказала: «Я хочу влиять на студентов, которые хотят заниматься компьютерными науками, и сделать их более уверенными в своих способностях, навыках и будущем».

Ученый, ориентированный на общество

В отличие от многих изобретателей-подростков, чья известность угасает, как только перестают вручать призы на научных ярмарках, Коппарапу продолжала формировать общественный профиль вокруг работы, а не вокруг себя: она организовала саммит по искусственному интеллекту в октябре 2017 года, который собрал в одной комнате представителей индустрии и студентов, работала в совете интерактивного музея науки и опубликовалась в выпуске WebMD, посвященном ИИ, в начале 2020 года. Ее также освещал журнал Marie Claire в сентябре 2020 года, и она была отмечена кампанией Alba Botanica «Do Good, Do Beautiful» в апреле 2019 года — это внимание со стороны потребительских брендов редко достается проектам в области вычислительной биологии, что говорит о том, что ее историю читали не только из-за технического содержания, но и из-за ее социальной значимости.

Почему Кавья считается гением

Претензия Коппарапу на это слово основывается на конкретном и воспроизводимом шаблоне, а не на внезапном озарении: выявление диагностического «узкого места» в медицине (скрининг ретинопатии, классификация глиобластомы) и создание работающего конвейера машинного обучения на основе дешевого, доступного оборудования (смартфон, 3D-печатная насадка) вместо дорогостоящего специализированного оборудования, которое обычно считается обязательным в этой области. Это подлинный подвиг прикладного инженерного мышления: знать, какие части дорогостоящего диагностического процесса можно заменить камерой телефона и обученной моделью, а какие — нет.

Честно говоря, ни Eyeagnosis, ни GlioVision, согласно источникам, не дошли до клинического внедрения или масштабной проверки в рецензируемых журналах; оба инструмента описываются скорее как прототипы и исследовательские проекты, а не как инструменты, одобренные FDA или принятые в больницах. Этот разрыв — между работающим доказательством концепции, освещенным WebMD и Смитсоновским институтом, и реальным диагностическим продуктом, используемым врачами — это то, где освещение изобретателей-подростков часто преувеличивает, и это применимо и здесь. Что не вызывает сомнений, так это закономерность: Коппарапу создала две отдельные диагностические платформы до того, как получила степень бакалавра, и использовала платформу первого проекта для финансирования правозащитной деятельности, а не просто для конвертации медийного шума в прибыль.

Наследие

Самым долговечным вкладом Коппарапу может оказаться не столько какой-либо диагностический инструмент, сколько инфраструктура, которую она построила вокруг себя и других молодых женщин в сфере вычислений — GirlsComputingLeague, представительство IF/THEN, партнерство с HP — опыт преобразования личного признания в институциональный доступ для людей, у которых не было ее школы, ее наставников или ее лабораторных связей.