Исследователи Уфимского университета науки и технологий развивают передовое направление микроэлектрорники – интегральную фотонику, сообщили в НОЦ РБ.

В стенах университета работает лаборатория прикладной биофотоники, где молодые ученые обрабатывают 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 начались в 2019 году благодаря созданию совместной с БГМУ и Сколтехом «Лаборатории интегральной фотоники и новых материалов». Однако масштабное развитие это направление получило мегагранту Главы Башкирии, участниками которого стали ученые, аспиранты и студенты нескольких научных групп Уфимского университета, БГМУ и Сколтеха, а руководителем выступил профессор Владимир Антонов – один из ведущих в России специалистов по нанофабрикации устройств фотоники.

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 Уфимском университете создали отдельную научно-исследовательскую лабораторию – «Лаборатория прикладной биофотоники».

Проект посвящен приложениям интегральной фотоники, биофотоники и интеллектуального анализа данных в решении острых проблем медицинской диагностики. Его ключевая задача – разработать решение для сбора и интеллектуальной обработки мультимодальных данных – рамановской спектроскопии и оптической когерентной томографии. Решение задачи даст возможности для определения границ онкологических патологий непосредственно во время операции. По отдельности указанные 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.

Ученые уже 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, а также предложили прорывные решения по конструированию миниатюрных диагностических зондов с оптическими элементами на основе фотонных интегральных схем.

Сейчас в «Лаборатории прикладной биофотоники» трудятся 24 сотрудника, шесть из них – студенты. Они ведут несколько взаимосвязанных исследовательских проектов, посвященных биофотонике и искусственному интеллекту в медицине. В сентябре сотрудники лаборатории, аспиранты Иван Степанов и Владислав Иванов получили престижную стипендию имени академика РАН Камиля Валиева за успехи в микроэлектронике.