Chàng trai trẻ Bách khoa dùng AI giải bài toán đặt hàng từ ngành y tế

Theo báo VnExpress, Bùi Văn Sơn, 23 tuổi, tốt nghiệp ngành Kỹ thuật máy tính, Trường Công nghệ Thông tin và Truyền thông, Đại học Bách khoa Hà Nội hồi cuối tháng 10/2023 với tấm bằng giỏi. Điểm trung bình học tập 3,3/4 của Sơn không cao so với nhiều bạn bè, song đó là kết quả đúng mong đợi, bởi ngoài học tập, anh đã dành phần lớn thời gian cho nghiên cứu khoa học.

"Nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Tin Y sinh, Trung tâm nghiên cứu trí tuệ nhân tạo quốc tế - BK.AI là phần thanh xuân đáng nhớ nhất trong 5 năm học ở Bách khoa", Sơn nói.

Bùi Văn Sơn vừa tốt nghiệp ĐH Bách khoa Hà Nội. Ảnh: VietNamNet

Tại đây, Sơn được tham gia các dự án nghiên cứu ứng dụng AI giải quyết một số bài toán của ngành y tế, trong đó có dự án "Xác định khoảng sáng sau gáy của thai nhi bằng ảnh siêu âm" do Bệnh viện Đại học Y Hà Nội đặt hàng. Dự án này đã giúp Sơn đạt giải nhì cuộc thi Sinh viên nghiên cứu khoa học của Đại học Bách khoa Hà Nội và giải thuyết trình xuất sắc trong ngày bảo vệ đồ án tốt nghiệp.

Sơn từng là học sinh trường làng ở huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hóa. Trúng tuyển ngành Kỹ thuật máy tính của Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2018, Sơn mường tượng sẽ được học về cả phần cứng và phần mềm, có thể làm ra website và các ứng dụng mà trước đây từng mơ ước.

Đến năm thứ hai, khi đã quen với phương pháp học tại Bách khoa, Sơn tìm hiểu về trí tuệ nhân tạo (AI) và tham gia nghiên cứu khoa học. Hướng đi khác biệt so với bạn bè trong nhóm, lại chưa học môn nào liên quan đến AI, khiến Sơn gặp nhiều khó khăn.

Chàng trai bắt đầu với một số khóa học miễn phí về AI ở trường, rồi tìm thêm các khóa về AI, Data Science, Deep Learning trên mạng, kết hợp làm việc ở một công ty Nhật Bản với vị trí thực tập sinh AI.

Một năm sau, khi đã tự tin hơn về những gì học được, Sơn xin tham gia phòng thí nghiệm Tin Y sinh của trường. Tại đây, Sơn được tìm hiểu những bài toán thực tế trong lĩnh vực y tế như giải mã gen, sử dụng AI dự đoán các loại thuốc phù hợp với một số bệnh... Ngoài kiến thức về AI, Sơn phải học thêm các kiến thức Y sinh như giải mã trình tự gen, ADN, mARN, quy trình xét nghiệm PCR...

Năm 2022, TS Nguyễn Hồng Quang, Trưởng phòng nghiên cứu Tin Y sinh, Đại học Bách khoa Hà Nội, nhận đặt hàng từ Bệnh viện Đại học Y Hà Nội nhằm đưa ra phương pháp tự động xác định độ rộng khoảng sáng sau gáy của thai nhi thông qua ảnh siêu âm 2D, giúp chẩn đoán các dị tật bẩm sinh ở thai nhi trước khi sinh.

Kết quả đo khoảng sáng sau gáy của thai nhi từ hình ảnh siêu âm, bằng mô hình AI. Ảnh: VnExpress

Nhận đề tài, thầy Quang nghĩ ngay đến Sơn bởi thấy học trò đam mê nghiên cứu, giỏi về xử lý hình ảnh. Thầy cho biết đầu năm thứ hai, Sơn đã làm bài toán xử lý ảnh về nhận dạng các tấm pin năng lượng mặt trời bị lỗi từ ảnh chụp của máy bay không người lái.

"Khi Bệnh viện Đại học Y Hà Nội đề xuất, tôi đã giao cho Sơn, dù biết đây là bài toán khó", thầy Quang nói.

Sơn kể ban đầu khá hoang mang vì bản thân chưa biết khoảng sáng hay độ mờ da gáy là gì, mục đích của việc đo đạc này ra sao. Sau khi được thầy hướng dẫn, các bác sĩ hỗ trợ, cho xem các video siêu âm thai nhi để hiểu rõ quy trình siêu âm, cộng với tự tìm hiểu, Sơn mới hiểu rõ ý nghĩa của đề tài này.

"Khoảng sáng sau gáy là vùng dịch tích tụ sau gáy của thai nhi, xuất hiện từ tuần 11 đến 14 của thai kỳ. Nếu độ rộng của khoảng sáng sau gáy có kích thước lớn hơn 3 mm, thai nhi có nguy cơ mắc Down và nhiều dị tật bẩm sinh khác", Sơn lý giải.

Xác định độ rộng khoảng sáng sau gáy giúp bác sĩ đưa ra chẩn đoán sớm về các bất thường của thai nhi, từ đó đưa ra tư vấn với người mẹ. Tuy nhiên, với kỹ thuật hiện nay, việc này được các bác sĩ có chuyên môn cao thực hiện thủ công. Kỹ thuật này phụ thuộc một số yếu tố chủ quan của bác sĩ, tiềm ẩn nhiều sai số.

Nhận bộ dữ liệu lên tới hàng nghìn hình ảnh siêu âm thai nhi, Sơn gặp khó khăn trong thời gian đầu. Sơn thử một số mô hình xử lý hình ảnh tiên tiến nhưng kết quả không khả quan. Chàng trai không tìm được hướng đi cụ thể, 2-3 tuần không biết báo cáo gì với thầy, nên áp lực.

Sau đó, Sơn mạnh dạn chia sẻ với thầy hướng dẫn và được gợi mở nhiều điều. 

Mỗi lần không tìm ra hướng đi mới, hai thầy trò phải cùng nhau ngồi lại “gỡ rối” và cải thiện từng bước của thuật toán. Theo TS Nguyễn Hồng Quang, Sơn là một người kiên trì và chịu khó. Để giải được bài toán ấy, thực tế Sơn đã phải làm tới gần 20 bài toán con khác nhau.

“Càng làm, Sơn càng tìm ra các vấn đề nảy sinh cần giải quyết và tích cực triển khai, nhờ vậy, kết quả ngày một cải thiện”, TS Quang nói.

Sau gần 2 năm nghiên cứu, Bùi Văn Sơn đã đề xuất ra một phương pháp mới trong việc xác định và đo lường khoảng sáng sau gáy của thai nhi bằng ảnh siêu âm 2D với sai số so với phương pháp đo thủ công của bác sĩ là 0,4mm. Pháp pháp đo này giúp giảm thiểu chi phí và công sức của các bác sĩ trong việc thực hiện phép đo và làm cơ sở giúp các bác sĩ có thể hậu kiểm lại quá trình siêu âm đo của mình.

Kết quả nghiên cứu của Sơn cũng được kiểm thử tại Bệnh viện Đại học Y Hà Nội và được đánh giá khả thi. Sau đó, Sơn đem kết quả này tham dự cuộc thi Sinh viên Nghiên cứu khoa học của ĐH Bách khoa Hà Nội và giành giải Nhì.

Theo Sơn, mặc dù đây là một nghiên cứu mới nhưng độ chính xác của phương pháp ở thời điểm ấy chưa phải tuyệt đối.

Vì thế, sau cuộc thi, Sơn vẫn tiếp tục phát triển, cải thiện thuật toán. Nam sinh đã xây dựng một website và ứng dụng ngay trên điện thoại. Chỉ cần tải hình ảnh lên hệ thống, mô hình sẽ đo được chính xác các dữ liệu về độ mờ da gáy, ngưỡng an toàn chỉ trong 5-7 giây. Phương pháp này cũng xử lý được cả những trường hợp khó nhận diện trong các ảnh siêu âm mờ, không rõ nét, giảm thiểu các sai số không đáng có trong quá trình siêu âm đo. 

Nhận thấy kết quả khả quan, hai thầy trò Bùi Văn Sơn đã hoàn thiện bài báo nghiên cứu khoa học để gửi tới tạp chí quốc tế về Tin y sinh học. Tuy nhiên, Sơn cũng khẳng định mô hình này không đóng vai trò thay thế bác sĩ mà chỉ là công cụ hỗ trợ để bác sĩ làm một căn cứ xác định khoảng sáng chính xác hơn.

Bắt đầu làm việc với Sơn từ năm thứ 2, TS Nguyễn Hồng Quang đánh giá Sơn là một người đam mê với nghiên cứu khoa học. Những công việc đầu tiên được giao tại lab là lập trình ứng dụng và lập trình web, Sơn làm rất nhanh và hiệu quả. Sau đó, vì đam mê về AI, Sơn đã mày mò áp dụng và giải quyết các bài toán được giao rất tốt.

“Với nghiên cứu “Xác định khoảng sáng sau gáy của thai nhi bằng ảnh siêu âm”, độ chính xác hiện tại của mô hình tương đương với các bác sĩ siêu âm hàng đầu của Việt Nam hiện nay. Tuy nhiên, để đưa vào ứng dụng trong thực tế còn phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố liên quan đến quy trình hoạt động của bệnh viện và quy trình khám chữa bệnh của Bộ Y tế”, TS Nguyễn Hồng Quang đánh giá.

Thục Hiền (T/h)