Göz bakımından fiber optiğe: Optikte yapay zekanın rolü

Optik, ışığı ve ışığın farklı malzemelerle etkileşimlerini inceleyen bilim dalıdır. Kulağa bilimle ilgili sıradan bir konu gibi gelebilir, ancak aslında çok önemlidir ve günlük yaşamımızda oldukça yaygındır. Yıllar içinde birçok sektör, yenilikçi çözümler oluşturmak için optik tabanlı teknolojileri bünyesine kattı. Örneğin oftalmolojide optik; düzeltici lensler, kontakt lensler ve LASIK gibi cerrahi prosedürler geliştirmek için kullanılır. Üretim alanında ise optik; kameraların, teleskopların, dürbünlerin ve daha hızlı iletişim sağlayan fiber optik ağların geliştirilmesinde önemli bir rol oynar.

Yapay zekâ (AI), optik tabanlı bu çözümlerin birçoğunu geliştirmek için kullanılıyor. Örneğin tahmine dayalı analitik, LASIK gibi karmaşık ameliyatlardan hangi hastaların en fazla fayda göreceğini belirlemeye yardımcı olabilir. Bu makalede AI'ın optikte nasıl kullanıldığını inceleyecek, sunduğu faydaları ve beraberinde getirdiği zorlukları anlayacağız. Haydi başlayalım!

AI optik alanında nasıl kullanılıyor?#

Öncelikle AI'ın oftalmoloji, optik cihazların üretimi ve fiber optikler üzerinden ağ iletişimi gibi optik alanındaki bazı uygulamalarını anlayalım.

Oftalmoloji ve optometride AI#

Günümüzde sağlık hizmetlerinde AI kullanımı giderek yaygınlaşıyor. Özellikle optik alanında AI, oftalmoloji ve optometri gibi alanları yeniden şekillendiriyor. Oftalmoloji, göz bozukluklarının teşhis ve tedavisini kapsarken optometri, görme sorunlarını değerlendirmeyi ve düzeltici lens reçete etmeyi içerir. AI; teşhis, kişiselleştirilmiş tedavi ve göz bakımında verimliliğin artırılması için kullanılıyor.

Örneğin AI sistemleri, glokom ve diyabetik retinopati gibi hastalıkların erken belirtilerini bulmaya yardımcı olabilir. Glaucoma Research Foundation'a göre yalnızca ABD'de üç milyondan fazla kişi glokom hastası, ancak bunların yalnızca yarısı bu hastalığa sahip olduğunun farkında. Bu sistemler bu tür göz hastalıklarını erken tespit ederek körlüğü önlemek için tedaviye daha erken başlanmasını sağlayabilir.

Google'ın Otomatik Retina Hastalığı Değerlendirmesi (ARDA), görsel AI'ın göz bakımını nasıl geliştirebileceğine harika bir örnektir. Google, 100.000'den fazla retina taramasını kullanarak bir AI modeli eğitmek için geniş bir oftalmolog grubuyla iş birliği yaptı. Amaç, diyabetik retinopatiyi tespit edebilen bir sistem oluşturmaktı; bunun için görüntü sınıflandırma kullanıldı. ARDA'nın en büyük avantajlarından biri, göz bakımına erişimin sınırlı olabileceği gelişmekte olan ülkelerde kullanılabilmesidir.

Şekil 1. Diyabetik retinopatiyi tespit etmek için AI kullanımı.

Optik cihazların AI destekli üretimi ve tasarımı#

AI, çeşitli optik cihazların tasarımında ve üretiminde de önemli değişimler yaratıyor. Tasarım açısından üretken AI, optik cihazları hızlı bir şekilde tasarlamak için oldukça kullanışlı olabilir. Ardından AI sistemleri üretim süreçlerini izlemek ve maliyetleri azaltmaya yardımcı olmak için devreye girebilir. Son olarak AI ve bilgisayarlı görü, optik fiber kablolar veya lensler gibi üretilmiş ürünlerde insan gözünün fark edemeyebileceği kusurları incelemek ve tespit etmek için kullanılabilir.

Bu doğrultuda birçok şirket, son teknoloji lensleri tasarlamak ve üretmek için AI kullanmayı araştırıyor. Oftalmik lens sektörünün liderlerinden EssilorLuxottica, lens siparişlerinden, test verilerinden ve şirket içi çalışmalardan büyük miktarda anonimleştirilmiş veri topladı. Bu verilerden tüketici yaşam tarzına ilişkin içgörüler ve lens performans ölçümleri gibi bilgileri çıkarmak ve lens tasarımlarını geliştirmek için AI kullanıyorlar. Ayrıca en yeni nesil progresif lenslerini tasarlamak için davranışsal AI kullanıyorlar. Bu yaklaşım, daha konforlu lensler tasarlamak üzere hastanın çevresini görebilmek için başını ve gözlerini nasıl hareket ettirdiği şeklindeki mekânsal davranışını dikkate alıyor.

Şekil 2. Essilor’un AI kullanılarak tasarlanan yeni progresif lens serisi Varilux® XR serisi™.

İşte gözlükleri tasarlamak için AI kullanmanın bazı faydaları:

• Kişiselleştirme: AI, her hastanın özel ihtiyaçlarına göre uyarlanmış, hem konforu hem de etkililiği artıran özelleştirilmiş gözlükler oluşturmaya yardımcı olabilir.
• Davranış modelleme: AI, görsel davranışı ve göz hareketlerini tahmin ederek daha sezgisel ve yüksek performanslı lensler geliştirmek için kullanılabilir.
• Daha iyi hasta sonuçları: AI tarafından tasarlanan gözlükler, göz yorgunluğu, baş ağrısı ve "yüzme etkisi" gibi sorunları azaltarak optimum görme düzeltmesi sağlayabilir.
• Modern ihtiyaçlara uyarlanabilirlik: Gözlükleri tasarlamak için AI kullanmak, dijital cihazlar ve diğer görevler arasında sık sık geçiş yapma gibi modern yaşamın görsel gereksinimlerini karşılamayı mümkün kılar.

Bilgisayarlı görü, gözlükler için sanal denemeleri mümkün kılıyor#

Göz doktorunu ziyaret edip reçeteni aldıktan ve ihtiyacın olan lens türüne karar verdikten sonra sıradaki adım genellikle bir mağazaya gidip gözlük denemektir. Ancak bilgisayarlı görü teknolojisi, evinin rahatlığından gözlükler için sanal denemeler sunarak perakende sürecini yeniden tasarladı. Lenskart gibi şirketler, müşteri deneyimini geliştirmek için bu yenilikten yararlanmaya başladı.

Bilgisayarlı görü, gelişmiş algoritmalar ve artırılmış gerçeklik (AR) kullanarak yüz hatlarını gerçek zamanlı olarak haritalayabilir. Böylece gözlüklerin 3B modelleri canlı video akışının üzerine kusursuz biçimde yerleştirilebilir. Sanal gözlükler başınla birlikte doğal bir şekilde hareket ediyor ve farklı çerçevelerin nasıl görüneceğine ilişkin gerçekçi bir görünüm sunmak için açılara ve aydınlatmaya uyum sağlıyor gibi görünebilir. Makine öğrenmesinin eklenmesiyle bu sistemler, yüz yapına ve stil tercihlerine göre kişiselleştirilmiş çerçeve önerileri bile sunabilir.

AI ve fiber optiklerle optik ağ iletişimi#

Süper hızlı internet bağlantın daha da hızlı olsaydı ne olurdu? AI algoritmaları fiber optik kablolar için tam olarak bunu yapabilir. Bu kablolar dijital bilgiler için yüksek hızlı otoyollar gibidir ve AI, bunların dağıtımına, yönetimine ve performanslarının geliştirilmesine yardımcı olabilir.

AI, Dış Saha (OSP) tasarımlarını optimize ederek geniş bant ağlarının genişletilmesini daha verimli ve etkili hâle getirir. OSP; fiber optik kablolar, kanallar ve binaların dışına kurulan ilgili ekipmanlar dahil olmak üzere internet hizmetleri sunmak için gereken tüm fiziksel kablolama ve altyapıyı ifade eder. AI, en verimli ve uygun maliyetli çözümleri belirlemek için çeşitli tasarım senaryolarını simüle etmeye yardımcı olabilir. Talebe göre bant genişliği kapasitesini yönetmek gibi görevler daha basit hâle gelir. Genel olarak yeniden çalışma, tekrarlanan takipler ve manuel süreçler nedeniyle 45-60 gün süren tasarım görevleri artık AI ile yalnızca 25 günde tamamlanabiliyor.

Şekil 3. Çalışan bir OSP mühendisinin görüntüsü.

AI, gelişmiş makine öğrenmesi algoritmalarını kullanarak geçmiş verileri analiz edip gelecekteki talebi tahmin ederek fiber güzergâh planlamasını da iyileştirebilir. Fiberin kalitesini incelemek ve arızaları tespit etmek için bilgisayarlı görü teknikleri gibi segmentasyon yöntemleri kullanılabilir. Sorunlar daha erken keşfedilerek daha hızlı çözülebilir, böylece kesinti süresi ve bakım maliyetleri en aza indirilir. AI, bu süreçleri daha verimli hâle getirerek geniş bant dağıtımını hızlandırmanın yanı sıra internet hizmetlerinin güvenilirliğini ve kalitesini de artırır; sonuç olarak hem şehirlerdeki hem de uzak bölgelerdeki topluluklara fayda sağlar.

Optikte AI kullanmanın avantajları ve dezavantajları#

Gelişmiş optik küresel pazarının 2032 yılına kadar yaklaşık $628,80 milyara ulaşması beklenirken AI, optik alanında çeşitli faydalar sunuyor. Başlıca avantajlardan bazıları şunlardır:

• Hızlı prototipleme: AI, tasarımcıların yeni gözlük tasarımlarını hızlıca test edip yinelemesine olanak tanıyarak prototipleme sürecini hızlandırabilir.
• Geliştirilmiş dayanıklılık: AI kullanan optimizasyon teknikleri, daha dayanıklı ve uzun ömürlü gözlükler üretmek için malzeme seçimine yardımcı olabilir.
• Sürdürülebilirlik: AI destekli üretim, kaynak kullanımını optimize ederek atıkları azaltabilir ve üretim sürecinin sürdürülebilirliğini artırabilir.
• Akıllı teknolojiyle entegrasyon: AI gibi teknolojiler, artırılmış gerçeklik (AR) ve fitness takibi gibi akıllı özelliklerin gözlüklere entegre edilmesini kolaylaştırabilir.

AI'ın optiğe birçok fayda sağladığı doğru olsa da AI teknolojilerini kullanırken ele alınması gereken zorlukları ve etik hususları göz önünde bulundurmalıyız.

Şekil 4. Göz Bakımında AI Benimsenmesiyle İlgili Zorluklar (Kaynak: thelancet.com).

Optikte AI kullanmanın bazı zorlukları şunlardır:

• Yüksek uygulama maliyetleri: AI teknolojisini uygulamak; geliştirme, entegrasyon ve eğitim için önemli miktarda finansal yatırım gerektirebilir.
• Teknik beceri gereksinimi: AI çözümlerini kullanmak uzmanlık bilgisi ve beceriler gerektirir; bu da ek eğitim ve işe alım anlamına gelebilir.
• Düzenleyici zorluklar: Sağlık hizmetlerinde AI kullanımına ilişkin düzenlemelere uymak karmaşık olabilir ve gelişen standartları takip etmeyi gerektirir.
• Entegrasyon zorlukları: Mevcut sistemlere AI eklemek karmaşık ve zaman alıcı olabilir; mevcut iş akışlarında önemli değişiklikler yapılmasını gerektirebilir.

Optik teknolojilerde AI'ın geleceği ve düzenlemeler#

Ulusal Sağlık Enstitüsü'ne (USA) göre AI sistemleri, diyabetik retinopatiyi tespit etme ve derecelendirme gibi görevlerde deneyimli oftalmologlarla eşit veya onlardan daha iyi performans gösterdi. Ancak bu umut verici sonuçlara rağmen çok az AI sistemi gerçek klinik ortamlarda kullanıma alındı. Bunun nedeni veri yanlılığı ve gizlilik gibi zorluklardır.

Bu zorlukların üstesinden gelmek için optikte AI kullanımına yönelik yeni kurallar ve düzenlemeler gerekiyor. ABD gibi ülkelerde eyalet yönetimleri, ayrımcılığı önlemek ve hasta gizliliğini korumak amacıyla sağlık hizmetlerinde AI'ı düzenlemeye başlıyor. AI'ın her hasta için özel çözümler oluşturmasıyla kişiselleştirilmiş görme düzeltmesinin kullanılmaya başlanması muhtemeldir. Bunun sonucunda, her kişinin ihtiyaçlarına daha iyi uyacak şekilde tasarlanmış gözlükler ve tedaviler ortaya çıkabilir.

Gelecekte AI sayesinde popüler hâle gelebilecek bir diğer optik alanı teleoftalmolojidir. Teleoftalmoloji, göz bakım hizmetlerini uzaktan sunmak için teletıbbın kullanılmasıdır. Gözünün fotoğrafını çektiğini ve bir AI modelinin bunu analiz ederek göz sağlığın hakkında bilgi verdiğini hayal et. AI, göz bakımını doğrudan kişinin kapısına kadar ulaştırabilir ve uzaktan teşhis ile tedavi seçeneklerinin sunulmasında önemli bir rol oynayabilir. Bu, özellikle uzak veya yetersiz hizmet alan bölgelerdeki insanlar için faydalıdır ve zamanında, etkili bakım almalarını sağlamaya yardımcı olabilir.

Şekil 5. Hastaları göz bakımıyla ilgili sorunlar açısından taramak için AI iş akışlarına entegre edilebilir.

AI ve optik için parlak bir gelecek#

AI, sağlık hizmetlerinden üretime kadar optik alanını hızla değiştiriyor. Tıbbi teşhisleri geliştiriyor, tedavileri kişiselleştiriyor ve üretim süreçlerini optimize ediyor. Düzenlemelere uyum ve veri gizliliği gibi zorluklar olsa da potansiyel faydalar çok büyük. AI, optikteki gelişmeler sayesinde dünyayı görme ve dünyayla etkileşim kurma biçimimizi dönüştürmeye hazırlanıyor.

Birlikte öğrenip gelişelim! AI'a katkılarımızı görmek için GitHub depomuzu incele. AI ile otonom araçlar ve tarım gibi sektörleri nasıl yeniden tanımladığımıza göz at. 🚀