Göz bakımından fiber optiğe: Optikte yapay zekânın rolü

Optik, ışığı ve ışığın farklı malzemelerle etkileşimlerini inceleyen bilim dalıdır. Yalnızca bilimle ilgili sıradan bir konu gibi gelebilir, ancak aslında çok önemlidir ve günlük yaşamımızda sıkça karşımıza çıkar. Yıllar içinde pek çok sektör, yenilikçi çözümler geliştirmek için optik tabanlı teknolojileri bünyesine kattı. Örneğin oftalmolojide optik; düzeltici lensler, kontakt lensler ve LASIK gibi cerrahi yöntemler geliştirmek için kullanılır. Üretimde optik; daha hızlı iletişim sağlayan kameraların, teleskopların, dürbünlerin ve fiber optik ağların geliştirilmesinde önemli bir rol oynar.

Bu optik tabanlı çözümlerin çoğunu geliştirmek için yapay zekâ (AI) kullanılıyor. Örneğin tahmine dayalı analizler, LASIK gibi karmaşık ameliyatlardan en çok fayda görecek hastaları belirlemeye yardımcı olabilir. Bu makalede, yapay zekânın optik alanında nasıl kullanıldığını, sağladığı faydaları ve beraberinde getirdiği zorlukları ele alacağız.

Optik alanında yapay zekâ nasıl kullanılıyor?#

Öncelikle, oftalmoloji, optik cihaz üretimi ve fiber optik üzerinden ağ iletişimi gibi yapay zekânın optik alanındaki bazı uygulamalarını anlayalım.

Oftalmoloji ve optometride yapay zekâ#

Günümüzde sağlık hizmetlerinde yapay zekâ kullanımı giderek yaygınlaşıyor. Yapay zekâ, optik alanında özellikle oftalmoloji ve optometri gibi dalları yeniden şekillendiriyor. Oftalmoloji, göz hastalıklarının tanı ve tedavisini kapsarken optometri, görme sorunlarını değerlendirmeyi ve düzeltici lens reçete etmeyi içerir. Yapay zekâ; tanı, kişiselleştirilmiş tedavi ve göz bakımında verimliliği artırma amacıyla kullanılıyor.

Örneğin yapay zekâ 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 hastalığının farkında. Bu sistemler, doktorların bu tür göz hastalıklarını erken teşhis etmesine ve körlüğü önlemek için tedaviye daha erken başlamasına yardımcı olabilir.

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

Şekil 1. Diyabetik retinopatiyi tespit etmek için yapay zekâ kullanımı.

Optik cihazların yapay zekâ destekli üretimi ve tasarımı#

Yapay zekâ, çeşitli optik cihazların tasarımını ve üretimini de değiştiriyor. Tasarım açısından üretken yapay zekâ, optik cihazları hızla tasarlamak için kullanışlı olabilir. Ardından yapay zekâ sistemleri üretim süreçlerini izleyerek maliyetleri düşürmeye yardımcı olabilir. Son olarak, yapay zekâ ve bilgisayarlı görü, optik fiber kablolar veya lensler gibi üretilmiş ürünleri incelemek ve insan gözünün fark edemeyebileceği kusurları algılamak için kullanılabilir.

Bu doğrultuda birçok şirket, son teknoloji lensler tasarlamak ve üretmek için yapay zekâ kullanma yollarını araştırıyor. Oftalmik lens sektörünün liderlerinden EssilorLuxottica, lens siparişlerinden, test verilerinden ve şirket içi çalışmalardan büyük miktarda anonimleştirilmiş veri topladı. Şirket, tüketici yaşam tarzına ilişkin içgörüler ve lens performans ölçümleri gibi bilgileri bu verilerden çıkarmak ve lens tasarımlarını geliştirmek için kullanıyor. Ayrıca en yeni nesil değişken odaklı lenslerini tasarlamak için davranışsal yapay zekâdan yararlanıyor. Bu yaklaşım, daha konforlu lensler tasarlamak için hastanın çevresini görürken başını ve gözlerini nasıl hareket ettirdiği gibi mekânsal davranışlarını dikkate alıyor.

Şekil 2. Essilor'un yeni progresif lens serisi Varilux® XR serisi™, yapay zekâ kullanılarak tasarlandı.

Gözlük tasarımında yapay zekâ kullanmanın bazı faydaları şunlardır:

• Kişiselleştirme: Yapay zekâ, her hastanın özel ihtiyaçlarına göre uyarlanmış, konforu ve etkinliği artıran kişiselleştirilmiş gözlükler tasarlamaya yardımcı olabilir.
• Davranış modelleme: Görsel davranışları ve göz hareketlerini tahmin ederek yapay zekâ, daha sezgisel ve yüksek performanslı lensler geliştirmek için kullanılabilir.
• Daha iyi hasta sonuçları: Yapay zekâyla tasarlanan gözlükler, göz yorgunluğu, baş ağrısı ve "yüzme etkisi" gibi sorunları azaltarak optimum görme düzeltmesi sağlayabilir.
• Modern ihtiyaçlara uyum: Gözlük tasarımında yapay zekâ kullanılması, dijital cihazlar ile diğer işler arasında sık sık geçiş yapmak gibi modern yaşamın görsel gereksinimlerini karşılamayı mümkün kılar.

Bilgisayarlı görü, gözlükleri sanal olarak denemeyi mümkün kılıyor#

Göz doktoruna gidip reçeteni aldıktan ve ihtiyacın olan lens türüne karar verdikten sonra genellikle sıradaki adım bir mağazaya gidip gözlük denemektir. Ancak bilgisayarlı görü teknolojisi, evinin rahatlığında gözlükleri sanal olarak denemeni sağlayarak perakende deneyimini yeniden şekillendirdi. Lenskart gibi şirketler müşteri deneyimini iyileştirmek için bu yeniliği kullanmaya başladı.

Bilgisayarlı görü, gelişmiş algoritmalar ve artırılmış gerçeklik (AR) kullanarak yüz hatlarını gerçek zamanlı olarak haritalandırabilir. Böylece gözlüklerin 3D modelleri canlı video görüntüsünün üzerine yerleştirilebilir. Sanal gözlükler baş hareketlerinle doğal biçimde hareket edebilir; farklı çerçevelerin nasıl görüneceğine gerçekçi bir bakış sunmak için açıya ve ışığa uyum sağlayabilir. Makine öğrenimi de eklenince bu sistemler, yüz yapına ve tarz tercihlerine göre kişiselleştirilmiş çerçeve önerileri sunabilir.

Yapay zekâ ve fiber optikle optik ağ iletişimi#

İnternet bağlantın daha da hızlı ve güvenilir olsaydı nasıl olurdu? Yapay zekâ algoritmaları, fiber optik ağlarda bunu gerçekleştirmeye yardımcı olabilir. Bu kablolar dijital bilgi için yüksek hızlı otoyollar gibidir ve yapay zekâ bunların kurulumuna, yönetimine ve performansının iyileştirilmesine katkı sağlayabilir.

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

Şekil 3. Çalışan bir OSP mühendisinin görüntüsü.

Yapay zekâ, gelişmiş makine öğrenmesi algoritmalarıyla geçmiş verileri analiz edip gelecekteki talebi tahmin ederek fiber güzergâh planlamasını da iyileştirebilir. Fiberin kalitesini incelemek ve arızaları tespit etmek için bilgisayarlı görü tekniklerinden segmentasyon gibi yöntemler kullanılabilir. Sorunların daha erken belirlenmesi, bunların daha hızlı çözülmesini sağlayarak kesinti süresini ve bakım maliyetlerini en aza indirir. Yapay zekâ, bu süreçleri daha verimli hâle getirerek geniş bant ağlarının kurulumunu hızlandırmakla kalmaz, internet hizmetlerinin güvenilirliğini ve kalitesini de artırır; böylece hem kentsel hem de uzak bölgelerdeki topluluklara fayda sağlar.

Optik alanında yapay zekâ kullanmanın artıları ve eksileri#

Gelişmiş optik alanındaki küresel pazarın 2032'ye kadar yaklaşık 628,80 milyar dolara ulaşması beklenirken yapay zekâ, optik alanında çeşitli avantajlar sunuyor. Öne çıkan bazı avantajlar şunlardır:

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

Yapay zekânın optiğe pek çok fayda sağladığı doğru olsa da yapay zekâ teknolojilerini kullanırken ele alınması gereken zorlukları ve etik konuları göz önünde bulundurmalıyız.

Şekil 4. Göz bakımında yapay zekâ benimsenmesiyle ilgili zorluklar (Kaynak: thelancet.com).

Optik alanında yapay zekâ kullanmanın bazı zorlukları şunlardır:

• Yüksek uygulama maliyetleri: Yapay zekâ teknolojisini uygulamak; geliştirme, entegrasyon ve eğitim için önemli miktarda finansal yatırım gerektirebilir.
• Teknik beceri ihtiyacı: Yapay zekâ çözümlerini kullanmak özel bilgi ve beceriler gerektirir; bu da ek eğitim ve işe alım ihtiyacı doğurabilir.
• Mevzuat zorlukları: Sağlık hizmetlerinde yapay zekâya ilişkin düzenlemelere uymak karmaşık olabilir ve sürekli gelişen standartları yakından takip etmeyi gerektirir.
• Entegrasyon zorlukları: Mevcut sistemlere yapay zekâ eklemek karmaşık ve zaman alıcı olabilir, ayrıca mevcut iş akışlarında önemli değişiklikler gerektirebilir.

Optik teknolojilerinde yapay zekânın geleceği ve düzenlemeler#

PubMed Central'da yayımlanan bir derlemeye göre, yapay zekâ sistemleri diyabetik retinopatiyi algılama ve derecelendirme gibi görevlerde deneyimli oftalmologlar kadar, hatta onlardan daha iyi performans gösterdi. Ancak bu umut verici sonuçlara rağmen, gerçek klinik ortamlarda çok az yapay zekâ sistemi kullanıma alındı. Bunun nedeni veri yanlılığı ve gizlilik gibi zorluklar.

Bu zorlukların üstesinden gelmek için optik alanında yapay zekâ kullanımına yönelik yeni kural ve düzenlemeler gerekiyor. ABD gibi ülkelerde eyalet yönetimleri, ayrımcılığı önlemek ve hasta gizliliğini korumak amacıyla sağlık hizmetlerinde yapay zekâyı düzenlemeye şimdiden başlıyor. Yapay zekânın her hasta için özel çözümler oluşturduğu kişiselleştirilmiş görme düzeltme yöntemlerini yakında görmeye başlayabiliriz. Böylece gözlükler ve tedaviler her kişinin ihtiyaçlarına daha uygun şekilde tasarlanabilir.

Yapay zekâ sayesinde gelecekte popüler hâle gelebilecek bir diğer optik alanı da teleoftalmoloji. Teleoftalmoloji, göz bakım hizmetlerini uzaktan sunmak için tele tıbbın kullanılmasıdır. Gözünün fotoğrafını çektiğini ve bir yapay zekâ modelinin göz sağlığın hakkında bilgi vermek için fotoğrafı analiz ettiğini düşün. Yapay zekâ, göz bakım hizmetlerini doğrudan kişilerin kapısına getirebilir ve uzaktan teşhis ve tedavi seçenekleri sunmada önemli rol oynayabilir. Bu, özellikle uzak veya yeterli hizmet alamayan bölgelerde yaşayanlar için faydalıdır ve zamanında, etkili bakım almalarını sağlamaya yardımcı olabilir.

Şekil 5. Yapay zekâ, göz sağlığı sorunları açısından hastaları taramak için iş akışlarına entegre edilebilir.

Yapay zekâ ve optik için umut verici bir gelecek#

Yapay zekâ, sağlık hizmetlerinden üretime kadar optik alanını hızla değiştiriyor. Tıbbi teşhisleri geliştiriyor, tedavileri kişiselleştiriyor ve üretim süreçlerini optimize ediyor. Mevzuata uyum ve veri gizliliği gibi zorluklar bulunsa da potansiyel faydaları oldukça büyük. Optik alanındaki gelişmeler sayesinde yapay zekâ, dünyayı görme ve onunla etkileşim kurma biçimimizi dönüştürmeye hazırlanıyor.

Birlikte öğrenip gelişelim! Yapay zekâya katkılarımızı görmek için GitHub depomuzu incele. Yapay zekâyla otonom otomobiller ve tarım gibi sektörleri nasıl yeniden şekillendirdiğimize göz at.