Маммография не требует особого внимания до тех пор, пока не придет ежегодный прием. Моя жена, конечно, сталкивается с трудностями экзамена в одиночку, но мы вместе переживаем, пока не придут результаты. Как и любой другой тест на рак (привет, простата), эта технология вызывает у нас благодарность, но не восторг. Это всего лишь одно из тех унижений профилактического ухода среднего возраста, которые стали рутиной.
Вот почему я был удивлен, когда мой знакомый отставной офицер ЦРУ недавно рассказал мне увлекательный факт: современная маммография была изобретена с помощью американских шпионов. Или, точнее, людьми, которые выполняют лабораторную работу для шпионов, технологов в разведывательном агентстве, настолько секретном, что правительство Соединенных Штатов даже не признавало его существования до 1992 года.
Удивительное происхождение компьютерной маммографии является особенно важным примером того, как государственные расходы на технологии сформировали компании частного сектора. В данном случае он помог запустить медицинскую индустрию с оборотом в 11 миллиардов долларов в год и изменил жизни миллионов американских семей, большинство из которых никогда не знали о связи с дядей Сэмом.
Охота за прогрессом
История начинается в 1994 году, когда Сьюзан Блюменталь, врач общественного здравоохранения Министерства здравоохранения и социальных служб, отправилась искать достижения в области лечения рака молочной железы в Вашингтон, округ Колумбия. Поиски были личными для Блюменталя, который потерял мать из-за рака груди незадолго до того, как стал врачом.
«На последнем году обучения в медицинской школе у него метастазы в позвоночнике», — недавно рассказал Блюменталь журналу Fortune. «Эта красивая, блестящая женщина больше не могла ходить. Метастазирование было таким жестоким способом умереть. И именно поэтому я сразу же поклялся, что ни одна другая женщина не должна страдать так, как она».
Перекличка CQ: Getty Images
Будучи помощником главного хирурга, Блюменталь знал, что правительство Соединенных Штатов располагает одними из самых передовых в мире технологий цифровой визуализации. Но в то время маммография была процедурой 40-летней давности, которая упорно оставалась аналоговой: врачи смотрели на листы рентгеновской пленки через ювелирные лупы. Казалось, это очень далеко от новейших компьютерных технологий, о которых Блюменталь слышал от других подразделений федерального правительства. Как она мне сказала: «Мы можем видеть поверхность Марса, мы можем отслеживать ракеты в космическом пространстве, почему мы не смогли найти маленькие опухоли здесь, на Земле?»
Поэтому Блюменталь позвонил тогдашнему директору Центрального разведывательного управления Джеймсу Вулси и попросил помочь решить проблему, из-за которой ежегодно умирают около 45 000 американцев. (Тот факт, что, как федеральный чиновник здравоохранения, она технически имела воинское звание, вероятно, повлиял на то, что директор ЦРУ принял звонок.)
Вулси вспомнил этот разговор из устной истории президентства Клинтон: «Джим, это странная просьба», — вспомнил он слова Блюменталя, — но может ли разведывательное сообщество «оказать какую-либо помощь в улучшении диагностики с помощью маммографии?»
«Мне это кажется маловероятным, — сказал ему Вулси, — но, возможно, не невозможно».
Самые зоркие глаза в Пентагоне
Маммограммы, по сути, представляли собой просто изображения, которые эксперты тщательно исследовали на предмет скрытых проблем. Поэтому Вулси позвонил Джеффри Харрису, главе разведывательного агентства, в котором работают одни из самых проницательных экспертов Пентагона: Национального разведывательного управления. NRO строит американский флот шпионских спутников и изучает фотографии, которые они делают. Правительство США официально признало существование агентства лишь двумя годами ранее.
Алекс Вонг — Getty Images
Харрис стал первым директором NRO, которому разрешили публично признаться в своей должности. Он руководил командами, которые разработали некоторые из первых программных и аппаратных средств для обработки цифровых изображений, таких как надежная рабочая станция IDEX в стиле стимпанк, выставленная в Смитсоновском институте.
«Со временем разведывательное сообщество потратило, вероятно, пару сотен миллионов долларов на протяжении нескольких поколений, изобретая (технологию) и применяя ее на практике», — сказал Харрис Fortune. «Мы изобретали математику, чтобы манипулировать цифровыми изображениями».
После собственного разговора с Блюменталем, вспоминает Харрис, она решила: «Давайте проведем небольшое исследование от имени женщин Америки, чтобы увидеть, работают ли алгоритмы, которые мы совершенствуем для поиска ракетных полей, развернутых Советами и русскими, для маммографии».
В лаборатории Харриса было несколько парней, которые думали, что смогут помочь. Одним из них был физик и исследователь изображений по имени Сэм Грант, которому пришлось внести некоторые коррективы, когда ему было поручено задание, о котором он должен был поговорить дома.
«Вы работаете с группой людей, которые работают в несуществующей организации, — сказал мне Грант, смеясь, — вы попадаете в эту культуру».
Первой задачей Гранта было нанять свою супругу, чтобы та помогла ему узнать, как создаются изображения. Он сразу же удивился, узнав, что для этого сначала нужно было раздавить грудную клетку. «Я пошел с женой на маммографию, увидел, как они собирают данные, и подумал: «Боже мой», — сказал он. «Я имею в виду, что они фактически зажали его грудь в тиски».
Команда NRO также получила помощь от исследователей из Массачусетской больницы общего профиля в Бостоне, которые поделились около 200 000 изображений маммограммы, многие из которых были положительными на рак. Исследователи NRO отсканировали и оцифровали эти рентгеновские снимки, а затем пропустили их через раннюю версию искусственного интеллекта: нейронную сеть, обученную искать ракетные пусковые установки на оцифрованных спутниковых фотографиях лесных регионов России.
«Алгоритм обучается людьми и говорит: «Я вижу интересную картину посреди первобытного леса. Представляет ли это интерес?» — сказал Харрис.
Одна интересная закономерность, обнаруженная алгоритмом, заключалась в том, что объекты с острыми краями, такие как ракетные установки, почти всегда можно было найти вдоль дорог, они выглядели как длинные линейные объекты на спутниковых изображениях. Острые края и дороги помогли системе обнаружить добычу, даже когда она была частично скрыта за деревьями.
«Это было то, за что ИИ мог ухватиться», — сказал Харрис.
От ракет до микрокальцификатов
Как оказалось, этот метод хорошо переносится на маммограммы. На ранних стадиях рак молочной железы иногда может проявляться в виде микрокальцинатов — небольших отложений кальция в ткани молочной железы. Не все микрокальцинаты оказываются раковыми, но рак гораздо сильнее связан с отложениями, которые группируются вдоль четко линейного элемента внутри груди: молочных протоков.
«Алгоритм заинтересовало то, что воздуховоды выглядели как грунтовые дороги через лес», — сказал Харрис.
Алгоритм NRO помог обнаружить отложения кальция, которые с гораздо большей вероятностью были раковыми, сократив количество ложноположительных результатов, которые потребовали бы от женщин пройти ненужную биопсию или последующие перерывы в работе маммографического аппарата.
Хотя эта первая версия ИИ имела архитектуру, отличную от, скажем, приложения Chat GPT на вашем телефоне, в ней использовалась одна и та же математическая ДНК: нейронные сети, обученные находить закономерности в многомерных данных. И, как и современная компьютерная маммография, сегодняшние большие языковые модели получили поддержку благодаря финансированию правительства США, которое помогло сохранить базовую технологию в рабочем состоянии, когда коммерческий интерес упал. Например, рассмотрим грант NSF 2010 года, который помог ImageNet спровоцировать бум глубокого обучения, или контракт DARPA на 25 миллионов долларов в том же году, который поддержал Nvidia в то время, когда использование графических процессоров в неигровых целях казалось невозможным.
Помимо фундаментальных исследований, Вашингтон долгое время был феей-крестной матерью бизнес-технологий, которые мы используем каждый день: от инвестиций, поддерживаемых Администрацией малого бизнеса, которые помогли запустить Apple, до правительственной шпионской технологии, которая установила GPS и Google Earth на ваш телефон.
Эти технологии возникают из того, что экономист Мариана Маццукато называет «предпринимательским государством»: часто забываемое государственное финансирование, которое стимулирует инновации на протяжении всего жизненного цикла технологии, выходя далеко за рамки фундаментальных исследований и разработок.
«Что действительно дало нам все технологии, которые делают iPhone умными, а не глупыми, так это государственное финансирование». Маццукато рассказал Fortune. «Если вы действительно считаете, что правительство должно было провести базовые исследования и разработки, выбросьте свои iPhone!»
Как преобразовать маммограммы из аналоговых в цифровые
Или, может быть, выбросьте свою цифровую маммограмму. Цифровая маммография и компьютерная диагностика рака молочной железы находились в зачаточном состоянии в 1990-х годах. Рабочая группа онкологов и аналитиков разведки, которую собрал Блюменталь, помогла изменить ситуацию.
Когда исследователи Mass General протестировали систему, которая использовала версию алгоритма шпионских фотографий NRO в качестве «второго считывателя» вместе с врачами-людьми, сказал Грант, «они увидели снижение ложных срабатываний на 15 процентов». Вывод был ясен: объединение цифровых изображений и алгоритма распознавания образов может сделать маммограммы более точными.
Блюменталь говорит, что этот и другие прорывы помогли проложить путь огромной и жизненно важной индустрии цифровой маммографии и компьютерной диагностики, которую мы знаем сегодня. Сейчас более 34 миллионов американских женщин ежегодно проходят маммографию, и они (или их страховые компании) тратят на эту привилегию более 11 миллиардов долларов в год. Возможно, самое главное, по данным одного исследования, проведенного в 1989 году, маммография спасла до 600 000 жизней.
Вероятно, это одна из главных причин, по которой директор ЦРУ Вулси упомянул программу, которая стала известна как «Ракеты для маммографии», рассказывая о ее достижениях президентским историкам в 2010 году. И именно поэтому Сэм Грант, который провел большую часть своей карьеры, не сказав никому ни слова о своей работе в NRO, решил поговорить с Fortune. Он сказал: «С тех пор я горжусь этим».
