W starzejącym się społeczeństwie rośnie rola medycyny, a wraz z nią rozwiązań ratujących i ułatwiających życie. Takie rozwiązania powstają między innymi dzięki absolwentom kierunków biomedycznych, które coraz częściej nazywane są dziedzinami przyszłości. O studiach, pracy w zawodzie, sztucznej inteligencji i rozwoju medycyny, rozmawiamy z profesorem AGH, dr. hab. Adrianem Horzykiem.
Zanim porozmawiamy o samej dyscyplinie, jaką jest inżynieria biomedyczna, czy mógłby Pan opowiedzieć naszym Czytelnikom o tym, czym zajmuje się Pan w swojej codziennej pracy?
Przede wszystkim zajmuję się implementacją i rozwojem metod sztucznej inteligencji oraz reprezentacji wiedzy – zarówno do celów inżynierii biomedycznej, jak i do celów informatycznych. Metody wykorzystywane do tych działań są dość uniwersalne, dzięki czemu mają bardzo szerokie zastosowanie i możemy z ich pomocą wiele osiągnąć. W swojej pracy skupiam się na rozwoju specjalistycznych metod, które mają poprawić jakość dotychczasowych rozwiązań i zastosowań sztucznej inteligencji. Najlepszym poligonem do tego jest praktyka – również w środowisku biomedycznym, w którym napotykamy na problemy szczególnie trudne i wymagające nowoczesnych rozwiązań.
Praca naukowa musi być niezwykle absorbująca. Czy środowisko akademickie to jedyne miejsce, w którym pracuje Pan zawodowo?
Z jednej strony to moja praca, z drugiej hobby, więc rzeczywiście poświęcam mnóstwo czasu na rozwój zawodowy. Pracuję na dwóch uczelniach, nie mogę narzekać na brak pracy, mam jej pod dostatkiem. Dodatkowo realizuję zlecenia z różnych firm informatycznych, jednak przede wszystkim aktywnie uczestniczę w projektach badawczych. Jednym z nich jest projekt z dziedziny psychiatrii, w którym pracujemy nad systemem mającym wspomagać diagnostykę dzieci i młodzieży w kierunku ryzyka popełnienia samobójstwa. Projekty, dzięki którym mogę pomagać ludziom, są najbardziej interesujące. Przykładem może być projekt związany z badaniem EKG, ułatwiającym wskazywanie wszelkiego rodzaju specyfik i wzorców wspomagających wczesne wykrywanie między innymi zawałów serca czy zatorów, ale też innych chorób układu sercowo-naczyniowego. Warto zaznaczyć, że z inżynierii biomedycznej korzysta nie tylko medycyna, ale także biznes.
Świadczy to o interdyscyplinarności inżynierii biomedycznej. W jakich kierunkach najczęściej rozwijają się zawodowo absolwenci po studiach biomedycznych? Gdzie mogą szukać pracy?
Indywidualna specjalizacja wynika poniekąd z kierunków kształcenia, ponieważ jest ich kilka. AGH wyróżnia się na tym tle, gdyż jako jedna z niewielu uczelni w Polsce kształci specjalistów w zakresie: informatyki, elektroniki medycznej, biomateriałów oraz biomechaniki i robotyki. Cieszymy się wysoką pozycją w polskich rankingach. Nasi studenci mogą dzięki temu nie tylko czerpać niezbędną wiedzę, ale także mieć perspektywy na ciekawe zatrudnienie po studiach. Postaram się przybliżyć trzy główne obszary, w jakich rozwijają się studenci. Pierwszym z nich jest informatyka i elektronika medyczna, obejmująca urządzenia elektroniczne programowalne oraz samouczące się, czyli takie, które korzystają z algorytmów sztucznej inteligencji – nazywanej również uczeniem maszynowym. Takie urządzenia wykorzystywane są w klinikach, w leczeniu domowym oraz zdalnym. Istotą postępu w tym przypadku będą miniaturyzacja i optymalizacja, bezpieczna łączność bezprzewodowa, oraz skala wykorzystywania sztucznej inteligencji, która zwiększa zdolność urządzeń do autonomicznej interpretacji obrazów i sygnałów. To pozwala jak najlepiej dopasować sprzęt do pacjenta. Obecnie terapie często tej indywidualności nie uwzględniają, a lekarze są zbyt przepracowani i po prostu brak im czasu. Urządzenie skutecznie odczytujące biosygnały będzie więc odciążeniem dla lekarzy i szansą na szybsze oraz bardziej efektywne leczenie. Ta specjalizacja rozwija się najszybciej i obserwujemy, że absolwenci łatwo znajdują zatrudnienie.
W jakich innych obszarach studenci inżynierii biomedycznej rozwijają się zawodowo?
Drugim kierunkiem rozwoju jest specjalizacja w zakresie biomateriałów. Są to zarówno materiały dla medycyny, takie jak: implanty metaliczne, polimerowe, kompozytowe czy ceramiczne – jak i tkanki zastępcze – oraz materiały pomocnicze: rusztowania do hodowli komórek, nośniki leków itp. Jak widać, inżynieria biomedyczna łączy w sobie wiele dziedzin, dzięki czemu możemy wprowadzać kolejne innowacje. Trzecią specjalizacją jest biomechanika i robotyka obejmująca badania i rozwój urządzeń wspomagających kinematykę ruchu człowieka oraz mechanizmy wykorzystywane w diagnostyce i terapii – na przykład endoskopy czy roboty chirurgiczne.
Naszych czytelników może zainteresować informacja, czy studia na kierunku inżynierii biomedycznej są szczególnie wymagające – jak oceniłby Pan stopień trudności zdobycia takiego wykształcenia?
Na pewno studia te nie należą do najłatwiejszych. Wszystko zależy od wyboru konkretnej specjalizacji, które znacząco różnią się od siebie. Specjalizacja w zakresie informatyki i elektroniki medycznej jest ukierunkowana na sprzęt i umiejętność jego wykorzystania. Natomiast biomateriały – podobnie jak biomechanika i robotyka – z komputerami będą miały znacznie mniej wspólnego. Warto więc wybrać odpowiednią specjalizację skorelowaną z naszymi zainteresowaniami. Wracając do Pani pytania, określiłbym ten poziom trudności jako średni w kierunku wyższego, ale trudno tu o zbiorczą odpowiedź. Co więcej, pamiętajmy, że to, co na początku wymaga więcej pracy, zwykle finalnie przynosi lepsze korzyści, a w tym wypadku pozycję zawodową, pozwalającą na godne życie.
Skoro mówimy o godnych zarobkach, jak wygląda sytuacja wśród absolwentów kierunku?
Zarobki zależą od tego, gdzie się zatrudniamy, oraz w jakich obszarach pracujemy. Nasi absolwenci, a często jeszcze studenci, trafiają między innymi do przedsiębiorstw zajmujących się: wytwarzaniem aparatury medycznej, oprogramowania, materiałów dla medycyny czy systemów rehabilitacji. Mogą pracować też w jednostkach służby zdrowia – na przykład jako osoby odpowiedzialne za zakup i utrzymanie infrastruktury technicznej, systemów cyfrowego zarządzania czy współpracując bezpośrednio z lekarzem udzielającym świadczeń medycznych. Innym kierunkiem jest praca w jednostkach administracji państwowej i samorządowej przy opracowywaniu systemu pomocy medycznej lub ocenie technologii czy taryfikacji świadczeń, a także przy certyfikacji czy audytach urządzeń mających trafić na rynek. Naturalnie, można również zająć się pracą naukową – zarówno w dyscyplinie, jak i w multidyscyplinarnych zespołach medycyny, medycynie sportu, zdrowia, weterynarii, psychologii, psychiatrii, akustyki, mechaniki pojazdowej czy lotniczej, technologii kosmicznej. Nasi absolwenci mogą też pokusić się o założenie własnej działalności i zająć się na przykład produkcją aparatury czy oprogramowania dla medycyny. Mamy w Polsce kilka przykładów na to, że jesteśmy w stanie produkować jakościowe i tańsze produkty niż rynki zagraniczne. Nasi studenci są zdolni, a dodatkowo wspomaga ich sztuczna inteligencja.
Może Pan podać jakieś przykłady takiej produkcji?
Powstają m.in. zakłady, które produkują różnego rodzaju aparaty medyczne wspomagające poruszanie się. Na terenie Polski produkowane są protezy, które potrafią być tak samo jakościowe a zarazem kilkukrotnie tańsze od tych sprowadzanych z rynku zachodniego. Wiemy przecież, że dla kogoś, kto ma kłopoty zdrowotne, cena nie pozostaje obojętna. Wytwarzane są też różnorakie urządzenia do analizy sygnałów biomedycznych, w tym np. EKG, i są to urządzenia nierzadko lepsze od zagranicznych. Możemy pochwalić się technologiczną innowacyjnością, którą coraz szerzej wspierają odpowiednie programy rozwoju, dzięki czemu mamy szansę zająć się produkcją na rodzimy rynek.
Finansowanie może być ważną kwestią dla studentów, którzy chcą się rozwijać. Czy studenci kierunków biomedycznych mogą liczyć na to, że ich rozwój nie będzie blokowany przez brak środków?
Warto przyjrzeć się warunkom finansowania jeszcze na etapie wyboru uczelni. AGH jest jedną z dziesięciu uczelni w Polsce, która ma status uczelni badawczej, a co za tym idzie, otrzymuje dodatkowe środki na własne badania, w tym finansowanie dla doktorantów, a obecnie nawet studentów – dyplomantów, który podejmują badania wraz z ich promotorami. Czasem same studia to za mało i żeby się rozwijać, trzeba sięgnąć dalej. Takie możliwości oferuje szkoła doktorska, która daje kilka lat na to, aby móc skupić się na rozwoju. Dodatkowym plusem jest też doskonała kadra pracowników naukowych, dzięki którym łatwiej jest pozyskać finansowanie. Oczywiście środki nie są nieograniczone. Warto powiedzieć wprost, że pula w Polsce nie jest szczególnie duża, ale z pewnością są granty, o które można powalczyć. AGH pozyskuje finansowanie zewnętrzne, jednak dysponujemy jednocześnie finansowaniem wewnętrznym. Środki te są odpowiednio mniejsze, ale można z nich korzystać i dzięki temu sięgnąć po nowoczesną aparaturę, oprogramowanie czy niezbędny sprzęt.
Jak wyglądają poszczególne etapy studiów?
Ścieżka studiów dzieli się na trzy etapy. Pierwszym z nich są studia inżynierskie, drugim – magisterskie, a trzecim – doktorskie. O karierze naukowej możemy mówić dopiero po doktoracie. Studia inżynierskie trwają trzy i pół roku i są ukierunkowane na zdobycie podstawowej wiedzy pozwalającej na wykonywanie zawodu. Studia magisterskie służą specjalizacji w konkretnym obszarze i ich celem jest pogłębienie dotychczasowej wiedzy. Studia doktoranckie natomiast dają szansę na podjęcie pierwszych tematów badawczych i wykorzystanie wiedzy specjalistycznej do rozwoju konkretnych rozwiązań.
Czy inżynieria biomedyczna przyciąga wielu kandydatów, czy może jednak zainteresowanie nie jest aż tak duże?
AGH cieszy się ogromnym zainteresowaniem – zwykle przypada kilku kandydatów na jedno miejsce. Oczywiście wszystko zależy od danego rocznika, ale można powiedzieć, że inżynieria biomedyczna plasuje się w czołówce największych naborów na AGH. Mamy wielu zdolnych kandydatów, a co za tym idzie, wielu zdolnych studentów, którzy potem realizują się w wybranych projektach.
Czy wszyscy, którzy rozpoczynają studia, kończą je z sukcesem?
Studia inżynierskie mają za zadanie przygotować do zawodu, wobec czego studenci mogą ukończyć studia na tym etapie i zająć się pracą zawodową. Ci, którzy dążą do specjalizacji, mogą wybrać studia magisterskie. Nie wszyscy nasi studenci, po zdobyciu tytułu inżyniera, decydują się na studia magisterskie, a pracodawcy mimo tego chętnie ich zatrudniają. Zarobki są satysfakcjonujące, więc niektórzy absolwenci wolą zacząć zarabiać niż poświęcić półtora roku na dalsze studia. Część studentów natomiast rozpoczyna pracę jeszcze w czasie studiów, łącząc naukę z wykonywaniem zawodu. Z wielu względów, w tym często osobistych, studenci kończą edukację z różnym stopniem wykształcenia, ale myślę, że warto zainwestować czas w studia magisterskie i zdobyć wiedzę bardziej ukierunkowaną i specjalistyczną.
Czy zaobserwował Pan zjawisko emigracji wśród specjalistów inżynierii biomedycznej?
Niektóre osoby szukają dla siebie zatrudnienia poza Polską jeszcze w czasie studiów, inne natomiast wracają z emigracji. Zarobki za granicą są oczywiście bardzo kuszące, choć współcześnie pewnie już nie aż tak, jak to bywało w przeszłości. Można powiedzieć, że warunki i możliwości w Polsce uległy znaczącej poprawie. Jest wiele firm dysponujących zagranicznym kapitałem, dlatego nie trzeba opuszczać kraju, żeby zarabiać godne pieniądze. Wszystko zależy od potencjału pracownika i specjalizacji danej firmy.
Jakich specjalistów aktualnie brakuje na polskim rynku pracy?
Rynek pracy domaga się przede wszystkim informatyków i elektroników medycznych, ponieważ to właśnie w tych branżach postęp jest najszybszy i najbardziej dostrzegalny. Dodatkowo jest to wykształcenie stosunkowo uniwersalne, a takie osoby mają szansę na zatrudnienie w branżach medycznych i okołomedycznych oraz informatycznych. Studenci sami odkrywają, co lubią robić i jakie mają zainteresowania, co potem przekłada się na życie zawodowe, ale na pewno możemy stwierdzić, że specjaliści informatyki i elektroniki medycznej są bardzo pożądani na rynku pracy. Nie oznacza to, że inni specjaliści nie są potrzebni. Wiemy przecież, że pojedynczy wynalazek z zakresu inżynierii biomateriałów potrafi zrewolucjonizować jakąś terapię czy zaskutkować ciekawym zatrudnieniem w przyszłości, a także przynieść ogromne pieniądze. Można opatentować własne rozwiązania, współpracować z różnymi firmami lub założyć własną. Potencjał jest ogromny. Inżynierowie biomechaniki mają największą szansę dotarcia do masowego odbiorcy. To oni tworzą różnego rodzaju rozwiązania dotyczące np. protez czy materiałów wspomagających rehabilitację. Musimy zdawać sobie sprawę, że ludzie, którzy utracili zdrowie, są gotowi zainwestować duże pieniądze, żeby to zdrowie odzyskać. Możemy zrezygnować z wielu rzeczy, ale nie chcemy rezygnować z poruszania się, aktywności, zdrowia – widzimy to na przykładzie rynku amerykańskiego, gdzie branża medyczna i biomedyczna zatrudniają najwięcej pracowników i generują największe przychody. W Polsce również będziemy zmierzać w takim kierunku, a nasi studenci nie muszą martwić się w przyszłości o zatrudnienie.
Dlaczego inżynieria biomedyczna jest w wielu rankingach w czołówce zawodów przyszłości?
Na pewno ma to związek z szerokim zastosowaniem, o jakim możemy mówić w przypadku tej dziedziny. Podobnie jak informatycy, tak i absolwenci kierunków biomedycznych są wchłaniani przez rynek pracy. I choć w przypadku informatyków, możemy mówić o pewnym spadku zapotrzebowania na specjalistów, to w zakresie inżynierii biomedycznej takiego spadku nie obserwujemy. Rynek jest wciąż tak samo chłonny, dlatego że wiele z tych zawodów powstało stosunkowo niedawno. Dopiero zaczynamy sprowadzać nowoczesne sprzęty, które ktoś musi przecież serwisować, obsługiwać, zaprogramować i używać. To sprawia, że pojawiła się cała masa nowych zawodów, a specjalistów wciąż jest niewielu. Inżynieria biomedyczna ma też jeszcze jedną odnogę – biotechnologię, zajmującą się hodowlą organizmów i substancji czynnych, co sprawia, że absolwenci mogą szukać zatrudnienia chociażby w farmacji czy weterynarii.
Czyli technologia ma za zadanie pomóc lekarzom?
Technologia w medycynie ma za zadanie odciążyć przepracowanych lekarzy, którzy nie zawsze są w stanie poświęcić wystarczająco dużo czasu pacjentom. Inżynierowie są więc odpowiedzialni za obsługę i utrzymanie sprzętów, które ułatwiają pracę lekarzy, ale są dla nich zbyt czasochłonne. Rozwiązania z zakresu automatyzacji i sztucznej inteligencji mogą przejmować pewne powtarzalne czynności, procedury, żmudne prace, takie jak opisywanie zdjęć RTG czy odczytywanie sygnałów biomedycznych. Lekarze wciąż są niezbędni, ale aparatura może pomóc wykryć wzorce zagrożeń w EGK lub odnotować drobne zmiany niezauważalne dla ludzkiego oka. Dzięki rozwiniętej aparaturze zmniejsza się też liczba pacjentów w szpitalach. Monitorowanie stanu zdrowia i leczenie mogą odbywać się zdalnie, korzystając z medycznych systemów teleinformatycznych, w domach z pomocą odpowiedniego sprzętu. Obniża to koszty i poprawia dobrobyt pacjentów.
Praca takich specjalistycznych urządzeń jest z pewnością obarczona pewnymi błędami?
Błędy się zdarzają, ale przede wszystkim we wczesnych fazach uczenia się maszyn. Obecnie urządzenia osiągają coraz lepsze wyniki i mogę powiedzieć, że z czasem osiągają rezultaty nawet lepsze niż lekarze, którym zwyczajnie brak przestrzeni i czasu na spokojną weryfikację danych. Ten brak skutkuje natomiast czasami błędnie lub nieoptymalnie dobranymi terapiami. Jak pokazują analizy amerykańskie, nawet w sześćdziesięciu procentach przypadków można byłoby podjąć lepszą decyzję z medycznego punktu widzenia, ale specjaliści są zbyt obciążeni i nie mają szansy na odpowiednio długi kontakt z pacjentem. Im lepiej nakarmimy systemy sztucznej inteligencji danymi, tym skuteczniejsze będą one w działaniu, a liczba błędów będzie spadać. Stopień obarczenia błędem zależy od konkretnego systemu danych, ale uogólniając, możemy założyć, że dążymy do tego, aby poziom błędów systemów sztucznej inteligencji był nie większy niż popełniany przez ludzi. Uczymy algorytmy i modele tak, aby mylił się nie częściej niż człowiek, a docelowo – mylił się rzadziej, a dzięki temu mógł być wsparciem dla lekarzy, przedstawiając im swoje rekomendacje przygotowane na podstawie tysięcy, a nawet milionów, podobnych przypadków z przeszłości.
Zastanawia mnie, czy jest jakiś szczególny moment, który określiłby Pan przełomowym dla inżynierii biomedycznej?
Ważnym krokiem w rozwoju medycyny była na pewno informatyka. Mam na myśli fakt, że umożliwiła ona rozwój urządzeń, np. nowoczesnych mikroskopów (które również wymagają pracy specjalistów – informatyka czy elektronika), dzięki czemu dowiedzieliśmy się bardzo wiele o funkcjonowaniu naszych organizmów. To doprowadziło do powstania urządzeń, które obrazują różnego rodzaju czynności fizjologiczne i modelują je w trójwymiarze, a także do pojawienia się chociażby drukowanych trójwymiarowo modeli brakujących tkanek. Wszystko to zadziało się z pomocą elektroniki, automatyki i robotyki oraz informatyki. Nowe technologie i sztuczna inteligencja wkroczyły do medycyny i pomagają zindywidualizować procesy leczenia, dostosowywać terapię i aparaturę medyczną do pacjentów, i myślę, że właśnie w tym kierunku będzie zmierzała współczesna medycyna. Informatyka i sztuczna inteligencja pomagają uwzględnić jednocześnie ogromną liczbę zmiennych – osobnicze alergie, reakcje, fizjologię i farmakoterapię. W ten sposób powstaje indywidualna terapia dopasowana do konkretnego pacjenta. Kiedyś jedno urządzenie miało służyć wszystkim, dziś staramy się sprawić, aby każdy mógł liczyć na odpowiednio indywidualnie dobrane leczenie, które stanie się dostępne dla większej grupy odbiorców, ponieważ dzięki wykorzystaniu sztucznej inteligencji koszty takich terapii mogą być znacznie niższe. Dlatego tak ważne jest wsparcie rozwoju naszej rodzimej nauki i naukowców w tym zakresie. Każdy z nas starzeje się i będzie potrzebował opieki medycznej, a wtedy pomoc ze strony skutecznych systemów medycznych wspomaganych sztuczną inteligencją będzie nieoceniona. Wymaga to jednak stosownych inwestycji, żebyśmy mogli żyć dłużej, w zdrowiu i szczęśliwsi.
To doskonałe podsumowanie.
Zdrowie jest wartością absolutnie bezcenną, dlatego na zakończenie chciałbym życzyć go wszystkim Czytelnikom i zwrócić uwagę na to, jak ogromnie ważna jest inwestycja w siebie w młodym wieku. Znacznie łatwiej jest zadbać o zdrowie zawczasu, aniżeli odbudowywać nadszarpniętą kondycję.
Rozmawiała: Marta Piętak
