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科學家開發(fā)用于早期檢測和治療疾病的可植入AI系統(tǒng)

2021-08-30 09:44 cnBeta.COM

導讀:即使沒有醫(yī)療監(jiān)督,它也能檢測出病理變化。

據外媒報道,人工智能(AI)將從根本上改變醫(yī)學和醫(yī)療保健。診斷病人的數據,例如來自心電圖、腦電圖或X射線圖像,可以在機器學習的幫助下進行分析,這樣就可以根據細微的變化在很早的階段發(fā)現疾病。然而,將人工智能系統(tǒng)植入人體仍然是一項重大的技術挑戰(zhàn)。 德累斯頓工業(yè)大學光電子學學院的科學家們現在首次成功地開發(fā)了一個生物兼容的植入式人工智能平臺,可以實時對生物信號(如心跳)的健康和病理模式進行分類。

即使沒有醫(yī)療監(jiān)督,它也能檢測出病理變化。研究成果現已發(fā)表在 《科學進展》 雜志上。

在這項工作中,由Karl Leo教授、Hans Kleemann博士和Matteo Cucchi領導的研究小組展示了一種基于生物相容性AI芯片的健康和疾病生物信號的實時分類方法。他們使用基于聚合物的纖維網絡,其結構類似于人類的大腦,并實現了儲能計算的神經形態(tài)人工智能原理。聚合物纖維的隨機排列形成了一個所謂的"遞歸網絡",使其能夠處理數據,類似于人腦。這些網絡的非線性使其能夠放大甚至最小的信號變化,這些變化--以心跳為例--往往是醫(yī)生難以評估的。然而,使用聚合物網絡的非線性轉換使之成為可能,沒有任何問題。

在試驗中,人工智能能夠將健康的心跳與三種常見的心律失常區(qū)分開來,準確率達到88%。在這個過程中,聚合物網絡消耗的能量比心臟起搏器少。植入式人工智能系統(tǒng)的潛在應用是多方面的。例如,它們可以用來監(jiān)測心律失常或手術后的并發(fā)癥,并通過智能手機向醫(yī)生和病人報告,從而實現迅速的醫(yī)療援助。

“近年來,隨著所謂的有機混合導體的發(fā)展,將現代電子學與生物學相結合的愿景已經取得了長足的進步,”該論文的第一作者、博士生Matteo Cucchi解釋道?!叭欢?,到目前為止,成功僅限于簡單的電子元件,如單個突觸或傳感器。到目前為止,解決復雜的任務是不可能的。在我們的研究中,我們現在已經朝著實現這一愿景邁出了關鍵一步。通過利用神經形態(tài)計算的力量,我們不僅成功地實時解決了復雜的分類任務,而且我們還將有可能在人體內做到這一點。這種方法將使我們有可能在未來開發(fā)出進一步的智能系統(tǒng),幫助拯救人類的生命?!?/p>