Original Title: Explainable AI Models in Medical Diagnosis
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ម៉ូដែលបញ្ញាសិប្បនិម្មិតដែលអាចពន្យល់បាន (Explainable AI) ក្នុងការធ្វើរោគវិនិច្ឆ័យវេជ្ជសាស្ត្រ

ចំណងជើងដើម៖ Explainable AI Models in Medical Diagnosis

អ្នកនិពន្ធ៖ Harrison Blake

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2024

វិស័យសិក្សា៖ Artificial Intelligence in Healthcare

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ម៉ូដែលបញ្ញាសិប្បនិម្មិត (AI) ជាច្រើនដែលប្រើក្នុងការធ្វើរោគវិនិច្ឆ័យវេជ្ជសាស្ត្រមានលក្ខណៈជា "ប្រអប់ខ្មៅ" (black-box) ដែលខ្វះតម្លាភាព ធ្វើឱ្យគ្រូពេទ្យនិងអ្នកជំងឺពិបាកទុកចិត្ត និងយល់ពីដំណើរការនៃការសម្រេចចិត្តរបស់វា ដែលនាំឱ្យមានក្តីបារម្ភផ្នែកក្រមសីលធម៌ និងគណនេយ្យភាព។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះត្រូវបានធ្វើឡើងតាមរយៈការវិភាគគុណវិស័យទៅលើឯកសារស្រាវជ្រាវ ករណីសិក្សា និងនិន្នាការថ្មីៗនៅក្នុងវិស័យបញ្ញាសិប្បនិម្មិតដែលអាចពន្យល់បាន (Explainable AI)។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Traditional Deep Learning Models (Black-box)
ម៉ូដែល Deep Learning ជាប្រពៃណី (Black-box)
មានសមត្ថភាពខ្ពស់ និងភាពត្រឹមត្រូវខ្លាំងក្នុងការស្គាល់រូបភាព និងដំណើរការភាសាធម្មជាតិ។ ខ្វះតម្លាភាព និងពិបាកយល់ពីមូលហេតុនៃការសម្រេចចិត្ត ដែលធ្វើឱ្យគ្រូពេទ្យពិបាកក្នុងការទុកចិត្តលើលទ្ធផល។ ផ្តល់លទ្ធផលវិភាគបានល្អ ប៉ុន្តែខ្វះគណនេយ្យភាពនិងការពន្យល់ច្បាស់លាស់ក្នុងវិស័យវេជ្ជសាស្ត្រ។
Explainable AI (XAI) using SHAP and LIME
ម៉ូដែលបញ្ញាសិប្បនិម្មិតដែលអាចពន្យល់បាន (ប្រើបច្ចេកទេស SHAP និង LIME)
ជួយបកស្រាយពីដំណើរការសម្រេចចិត្តរបស់ AI ធ្វើឱ្យអ្នកប្រើប្រាស់មានទំនុកចិត្ត និងស្របតាមស្តង់ដារក្រមសីលធម៌។ ការបង្កើនសមត្ថភាពបកស្រាយ ច្រើនតែធ្វើឱ្យប៉ះពាល់ដល់ប្រសិទ្ធភាពនិងភាពត្រឹមត្រូវនៃការទស្សន៍ទាយ (Trade-off)។ អាចគូសបញ្ជាក់ពីលំនាំនៃជំងឺតូចៗក្នុងរូបភាពវេជ្ជសាស្ត្រ និងពន្យល់ពីកត្តាហ្សែនបង្កមហារីកបានយ៉ាងច្បាស់។
Hybrid Models (Rule-based + Machine Learning)
ម៉ូដែលកូនកាត់ (ការរួមបញ្ចូលប្រព័ន្ធផ្អែកលើច្បាប់ ជាមួយ Machine Learning)
មានសក្តានុពលក្នុងការរក្សាតុល្យភាពរវាងសមត្ថភាពបកស្រាយដ៏ងាយយល់ និងប្រសិទ្ធភាពដំណើរការកម្រិតខ្ពស់។ នៅតែជាប្រធានបទកំពុងស្ថិតក្នុងការស្រាវជ្រាវនៅឡើយ ហើយអាចទាមទារការរចនាស្មុគស្មាញសម្រាប់ការអនុវត្តជាក់ស្តែង។ ត្រូវបានរំពឹងថានឹងក្លាយជាដំណោះស្រាយដ៏ល្អសម្រាប់អនាគតនៃការធ្វើរោគវិនិច្ឆ័យវេជ្ជសាស្ត្រ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ទោះបីជាឯកសារមិនបានបញ្ជាក់តួលេខលម្អិតពីតម្លៃធនធាន ប៉ុន្តែការអនុវត្តការបកស្រាយក្បួនអាល់កូរីតកម្រិតខ្ពស់ (XAI) ទាមទារថាមពលកុំព្យូទ័រខ្លាំង និងអ្នកជំនាញដែលមានបទពិសោធន៍។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ឯកសារនេះគឺជាការត្រួតពិនិត្យអក្សរសិល្ប៍ទូទៅ ដោយមិនបានបញ្ជាក់ពីសំណុំទិន្នន័យនៃតំបន់ណាមួយជាក់លាក់ទេ ប៉ុន្តែបានលើកឡើងពីបទប្បញ្ញត្តិឯកជនភាពរបស់អឺរ៉ុប (GDPR)។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ការខ្វះខាតទិន្នន័យវេជ្ជសាស្ត្រក្នុងស្រុកដែលមានលក្ខណៈឌីជីថលអាចបណ្តាលឱ្យ AI ដែលហ្វឹកហាត់ពីទិន្នន័យបរទេស មានភាពលម្អៀង និងមិនសូវសុក្រឹតចំពោះលក្ខណៈជីវសាស្ត្ររបស់ប្រជាជនខ្មែរឡើយ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកវិទ្យា XAI នេះមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងសម្រាប់ការធ្វើទំនើបកម្មវិស័យសុខាភិបាលនៅកម្ពុជា ជាពិសេសក្នុងស្ថាប័នដែលកំពុងចាប់ផ្តើមប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធសុខាភិបាលឌីជីថល។

សរុបមក ទោះបីជាកម្ពុជាត្រូវការពេលវេលាដើម្បីរៀបចំហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធទិន្នន័យឱ្យបានល្អក៏ដោយ ក៏ការស្វែងយល់ពី XAI គឺជាជំហានដ៏ចាំបាច់ដើម្បីធានាថាការអនុវត្ត AI នាពេលអនាគតមានតម្លាភាព និងក្រមសីលធម៌ខ្ពស់។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃ Machine Learning: ចាប់ផ្តើមដោយការរៀនប្រើប្រាស់ភាសា Python និងបណ្ណាល័យដូចជា Scikit-learnPyTorch ដើម្បីយល់ពីរបៀបដែលម៉ូដែលទស្សន៍ទាយទិន្នន័យវេជ្ជសាស្ត្រ។
  2. អនុវត្តបច្ចេកទេសពន្យល់ AI (XAI): សាកល្បងប្រើប្រាស់កញ្ចប់កូដ SHAP និង LIME ទៅលើសំណុំទិន្នន័យវេជ្ជសាស្ត្រសាធារណៈ (ឧទាហរណ៍ទិន្នន័យមហារីកសុដន់ពី Kaggle) ដើម្បីរៀនពីរបៀបបកស្រាយពីមូលហេតុដែលម៉ូដែលផ្តល់លទ្ធផលបែបនោះ។
  3. ស្វែងយល់ពីយន្តការការវិភាគរូបភាព (Medical Imaging): សិក្សាអំពី Convolutional Neural Networks (CNNs) និងយន្តការ Attention mechanisms ដើម្បីស្វែងយល់ពីរបៀបដែល AI កំណត់ចំណុចសំខាន់ៗនៅលើរូបភាពវេជ្ជសាស្ត្រ។
  4. សហការជាមួយអ្នកជំនាញវេជ្ជសាស្ត្រ: ស្វែងរកឱកាសសហការជាមួយនិស្សិតពេទ្យ ឬគ្រូពេទ្យនៅតាមគ្លីនិក ដើម្បីប្រមូលមតិកែលម្អ (Feedback) ថាតើការពន្យល់របស់ម៉ូដែល AI ងាយយល់និងមានប្រយោជន៍កម្រិតណាសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ជាក់ស្តែង។
  5. រៀបចំគោលការណ៍ក្រមសីលធម៌ទិន្នន័យ: សិក្សាពីច្បាប់ឯកជនភាពទិន្នន័យដូចជា GDPR ជាគំរូ និងរៀបចំក្របខណ្ឌការពារសុវត្ថិភាពទិន្នន័យអ្នកជំងឺ មុននឹងចាប់ផ្តើមប្រមូល ឬប្រើប្រាស់ទិន្នន័យពិតប្រាកដនៅតាមមន្ទីរពេទ្យក្នុងស្រុក។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Explainable AI (XAI) ប្រព័ន្ធបញ្ញាសិប្បនិម្មិតដែលត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីបង្ហាញពីហេតុផល ឬជំហានច្បាស់លាស់នៅពីក្រោយការសម្រេចចិត្តរបស់វា ដែលជួយឱ្យគ្រូពេទ្យនិងអ្នកជំងឺអាចយល់ និងជឿទុកចិត្តលើលទ្ធផលបាន។ ដូចជាសិស្សដែលមិនត្រឹមតែសរសេរចម្លើយត្រូវលើក្រដាសប្រឡងទេ តែថែមទាំងបង្ហាញពីរបៀបគណនាឬរកចម្លើយនោះមួយជំហានម្តងៗ។
"black-box" nature លក្ខណៈនៃប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រដែលយើងដឹងពីទិន្នន័យបញ្ចូល និងលទ្ធផលចេញ ប៉ុន្តែយើងមិនអាចមើលឃើញ ឬយល់ពីដំណើរការខាងក្នុងដ៏ស្មុគស្មាញរបស់វាថាហេតុអ្វីវាផ្តល់លទ្ធផលបែបនេះឡើយ។ ដូចជាម៉ាស៊ីនក្រឡុកទឹកផ្លែឈើបិទជិតមួយ ដែលយើងដាក់ផ្លែឈើចូលហើយចេញមកជាទឹកក្រឡុក តែយើងមើលមិនឃើញពីរបៀបដែលផ្លែឈើនោះត្រូវកិនកាត់ខាងក្នុងនោះទេ។
SHAP (SHapley Additive exPlanations) ជាក្បួនអាល់កូរីតដែលប្រើទ្រឹស្តីហ្គេមដើម្បីគណនា និងពន្យល់ថា តើកត្តាឬទិន្នន័យនីមួយៗបានចូលរួមចំណែកប៉ុន្មានភាគរយ ក្នុងការធ្វើឱ្យ AI សម្រេចចិត្តបញ្ចេញលទ្ធផលទស្សន៍ទាយណាមួយ។ ដូចជាការបែងចែកប្រាក់រង្វាន់ដល់កីឡាករម្នាក់ៗក្នុងក្រុមបាល់ទាត់ ដោយផ្អែកលើការប្រឹងប្រែងនិងឥទ្ធិពលជាក់ស្តែងរបស់ពួកគេក្នុងការធ្វើឱ្យក្រុមទទួលបានជ័យជម្នះ។
LIME (Local Interpretable Model-agnostic Explanations) ជាបច្ចេកទេសពន្យល់ពីការសម្រេចចិត្តរបស់ម៉ូដែល AI ដ៏ស្មុគស្មាញ ដោយបង្កើតម៉ូដែលតូចមួយដែលងាយយល់ ដើម្បីសាកល្បងមើលថាតើការផ្លាស់ប្តូរទិន្នន័យបន្តិចបន្តួចធ្វើឱ្យលទ្ធផលប្រែប្រួលយ៉ាងណាសម្រាប់ករណីនីមួយៗ។ ដូចជាការព្យាយាមភ្លក់ម្ហូបមួយចានដោយបន្ថែមឬបន្ថយអំបិលបន្តិចបន្តួច ដើម្បីដឹងថាអំបិលមានឥទ្ធិពលប៉ុណ្ណាទៅលើរសជាតិម្ហូបនោះ។
attention mechanisms ជាយន្តការក្នុងបណ្ដាញសរសៃប្រសាទសិប្បនិម្មិត (Neural Networks) ដែលជួយឱ្យម៉ូដែល AI ចេះផ្តោតការយកចិត្តទុកដាក់តែទៅលើផ្នែកសំខាន់ៗនៃទិន្នន័យ (ឧទាហរណ៍ ចំណុចសង្ស័យលើរូបភាព X-ray) ជាជាងមើលទិន្នន័យទាំងអស់ស្មើគ្នា។ ដូចជាការប្រើប្រាស់ភ្លើងពិលបញ្ចាំងរកមើលតែវត្ថុដែលយើងចង់រកនៅក្នុងបន្ទប់ងងឹត ដោយមិនខ្វល់ពីរនាំងឬវត្ថុផ្សេងៗទៀតនៅជុំវិញនោះ។
surrogate models ជាម៉ូដែលសាមញ្ញ និងងាយយល់ ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងដើម្បីត្រាប់តាមការទស្សន៍ទាយរបស់ម៉ូដែល Black-box ដ៏ស្មុគស្មាញ ដើម្បីជួយឱ្យមនុស្សយល់ពីក្បួនច្បាប់ដែលម៉ូដែលស្មុគស្មាញនោះដំណើរការ។ ដូចជាការប្រើរថយន្តក្មេងលេងបញ្ជាដោយតេឡេ ដើម្បីពន្យល់ក្មេងពីរបៀបដែលរថយន្តពិតប្រាកដដំណើរការនិងបត់បែននៅលើផ្លូវ។
hybrid models ជាប្រព័ន្ធ AI ដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវបច្ចេកទេសពីរឬច្រើន (ឧទាហរណ៍ ការបូកបញ្ចូលប្រព័ន្ធដែលផ្អែកលើច្បាប់តក្កវិទ្យា ជាមួយប្រព័ន្ធ Machine Learning) ដើម្បីទាញយកអត្ថប្រយោជន៍នៃភាពត្រឹមត្រូវផង និងភាពងាយស្រួលបកស្រាយផង។ ដូចជារថយន្តកូនកាត់ (Hybrid car) ដែលប្រើទាំងសាំងនិងអគ្គិសនី ដើម្បីសន្សំសំចៃផងនិងមានកម្លាំងខ្លាំងផង។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖