بازی‌های ویدئویی چگونه به درمان سرطان کمک می‌کنند؟
پروفسور جیانگ مدیر بخش فیزیک پزشکی و مهندسی در دانشگاه مرکز درمانی جنوب غرب تگزاس است. تیم او، برای کمک به بیماران سرطانی از سخت‌افزارهای گرافیکی مربوط به بازی‌ها مانند پردازنده‌های گرافیکی مختلف بهره می‌برد؛ اما چگونه؟
باور کنید یا نکنید، این تصویر متعلق به فیلم نیست. تصویری که در بالا می‌بینید، در کنفرانس توسعه‌دهندگان ویدئو گیم 2014 برای اولین بار به نمایش درآمد و از چیپ ست‌های گرافیکی رونمایی کرد که توان بالای آن‌ها سبب می‌شود، تصاویر کاملا واقعی به نظر برسند. واقعیتی که این چیپست‌ها به آن نزدیک شدند باعث شد تا خارج از صنعت بازی‌سازی هم به آن‌ها توجه شود. پروفسور استیو جیانگ (Steve Jiang) یکی از افرادی است که با بازی‌های رایانه‌ای سر و کار ندارد، اما با سخت‌افزارهای اجرای این بازی‌ها چرا.
پروفسور جیانگ مدیر بخش فیزیک پزشکی و مهندسی در دانشگاه مرکز درمانی جنوب غرب تگزاس است. تیم او، برای کمک به بیماران سرطانی از همان سخت‌افزاری استفاده می‌کنند که توسط آن‌ها تصویر بالا رندر می‌شود. به گفته‌ی جیانگ، این چیپ ست‌ها باعث می‌شوند تا زمان مورد نیاز برای محاسبه‌ی دُز رادیو درمانی به طور شگفت‌انگیزی کاهش یابد، به طوری که یکی از پیچیده‌ترین عملیات‌های محاسبه‌ی پروتون-رادیودرمانی از 70 ساعت به فقط 10 ثانیه تقلیل می‌یابد. و اشتباه نکنید، غلط املایی نبود، عدد واقعا 25 هزار بار کوچک‌تر است.
محاسبه‌ی سریع‌تر = درمان بهتر
استیو جیانگ
این یک بهبود فوق‌العاده در سرعت فرایندها است. ما واقعا باید از کسانی که ویدئو گیم بازی می‌کنند تشکر کنیم. محبوبیت بازی‌های رایانه‌ای منجر به ابزاری شد که برای محاسبات علمی در پزشکی بسیار مفید است. دست‌یابی سریع‌تر به نتیجه‌ی آزمایشات به معنای فرصت بیشتر برای بیمار و پزشک است و در نهایت به درمان بسیار بهتری می‌انجامد.
برای انجام این محاسبات، جیانگ از یک چیپ‌که با عنوان واحد پردازشگر گرافیک سه بعدی (GPU) (کارت گرافیک) شناخته می‌شود استفاده می‌کند که در واقع برای تولید تصاویر حیرت انگیز بازی‌های این دوره زمانه ساخته می‌شوند.
رادیودرمانی فرایندی است که امروزه برای درمان بسیاری از بیماری‌ها استفاده می‌شود. این روش معمولا نیاز به محاسبات دقیقی دارد که در حالت عادی هفته‌ها به طول می‌انجامد. این زمان برای تغییر حالت تومور یک بیمار کافی است. سیستمی که جیانگ بر اساس کارت‌های گرافیکی طراحی کرده است، روش‌های درمانی دقیق‌تری را باعث می‌شود، چرا که به جای اتلاف وقت، آن هم هفتگی، در طول روز چند بار وضعیت تومور یک بیمار را از لحاظ وزن، اندازه و شکل بررسی کرده و به پزشک اطلاع می‌دهد. بدین ترتیب پزشک امکان درمان بیماری را دارد و البته از خطر آسیب زدن به بخش‌های سالم اطراف تومور نیز در امان خواهد بود.
با این‌که به طور معمول کارت‌های گرافیکی برای به کارگیری در دستگاه‌های بازی همچون رایانه‌های شخصی، کنسول‌ها و تلفن‌های هوشمند ساخته می‌شوند، اما رفته رفته به بخش مهمی از دیگر صنعت‌ها تبدیل شده‌اند:
- پزشکان، به مانند جیانگ از کارت‌های گرافیک برای مشخص کردن وضعیت تومور در بیماری‌ها استفاده می‌کنند.
- کارگردانان هالیوودی از آن‌ها برای جلوه‌های ویژه‌ی حیرت آوری مانند آن‌چه در فیلم‌هایی نظیر «آواتار»، «تلقین» و «زندگی پای» دیدیم استفاده می‌کنند.
- شرکت‌های اتومبیل سازی همچون آئودی، بی‌ام‌و و تسلا، از این کارت‌ها برای تجهیز کردن ماشین‌های خود استفاده می‌کنند.
این چیپ ست‌های کوچک که اولین بار در سال 1996 توسط انویدیا ساخته شدند، تا کنون پیشرفت قابل توجهی را تجربه کرده و مورد استفاده‌های زیادی قرار گرفته‌اند. اما در اصل برای این منظورها ساخته نشده بودند.
فراتر از بازی‌ها
در حقیقت، اولین پردازنده‌های گرافیکی برای پی‌سی گیمینگ ساخته شده بودند و بس. و بسیاری انتظار داشتند که این پردازنده‌ها در همین مقام باقی بمانند، اما مدیر عامل انویدیا جزو این دسته نبود. او از مدیر بخش اطلاعات و فناوری و مهندسین شرکت خود خواست تا پردازنده‌های گرافیکی را فراتر از بازی‌های رایانه‌ای ببرند.
چند سال قبل، یکی از مؤسسان انویدیا «جن-هسون هوانگ» از هزاران مهندسی که برای شرکت او کار می‌کردند خواست تا به چیزهایی غیر از ویدئو گیم فکر کنند. او از آن‌ها خواست تا راه‌های تازه‌ای برای به کارگیری پردازنده‌های گرافیکی در بخش‌های صنعتی و تجاری دیگر همچون محاسبه، ردیابی اتوموتیو و درمان پیدا کنند. به همین سبب مهندسین و طراحان این شرکت، شروع به کار کردند، اما خیلی زود با یک مانع اساسی روبرو شدند: هر بار که شبیه‌سازی یک مدل جدید پردازنده را شروع می‌کردند، برای مهیا شدن زیرساخت‌ها مجبور بودند مدت زمان زیادی صبر کنند. این مسئله باعث می‌شد که صدها مهندس در بخش‌های جانبی به کار گرفته شوند و این به معنای هزینه‌های هنگفت برای شرکت بود.
باب وارال – مدیر اطلاعات و فناوری انویدیا
مشکلات قابل استفاده بودن طرح‌ها و کارکرد فضای ذخیره جلوی خلاقیت مهندسین ما را می‌گرفت. فضای ذخیره حیاتی‌ترین جنبه‌ی زیرساختی ما است. کوچکترین تاخیرها می‌توانند به برند ما و تعهدی که شرکت در قبال بازار دارد لطمه‌ی جبران‌ناپذیری بزند.
به جای تلاش برای برطرف کردن مشکلات از طریق نیروهای داخل شرکت، وارال به دنبال راه حل‌های خارجی رفته و بعد از انجام ارزیابی‌های دقیق خود بالاخره راه حل این مشکل را پیدا کرد. وی می‌گوید: “شغلم را روی این تصمیم شرط بستم.”
برای او و تیمش، قمار جواب داد و انویدا اکنون بدون مشکل خاصی و با سرعت خلاقانه جلو می‌روند و تکنولوژی خود را به بسیاری از صنعت‌ها ارائه می‌کند.
پردازنده‌های گرافیکی این شرکت اکنون در پیشگیری و درمان سرطان، ایدز و بیماری‌های سخت دیگر استفاده می‌شود. به شرکت‌های اتومبیل سازی در ساخت اتومبیل‌های بدون سرنشین کمک می‌کند. در یافتن منابع طبیعی نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد و حتی، ناسا از آن برای هدایت Curiosity Rover در سیاره‌ی مریخ بهره می‌برد.