Investigadores Desarrollan Plataforma de IA Implantable Biocompatible

Un equipo de investigadores de la Technische Universität Dresden ha desarrollado una plataforma de IA implantable biocompatible que puede clasificar en tiempo real patrones saludables y patológicos en señales biológicas como los latidos del corazón. La plataforma no requiere supervisión médica para detectar cambios médicos.

La investigación se publicó en la revista Science Advances.

El Desafío de la IA Implantable

Si bien los datos de diagnóstico, como el ECG, el EEG y las imágenes de rayos X, se pueden analizar con aprendizaje automático para detectar enfermedades de antemano, todavía es extremadamente difícil implantar la IA en el cuerpo humano. Es por esto que el nuevo avance de los científicos de la TU Dresden en la Cátedra de Optoelectrónica es tan importante, ya que es la primera vez que un sistema como este ha demostrado éxito.

El equipo de investigación fue liderado por el Prof. Karl Leo, el Dr. Hans Kleemann y Matteo Cucchi.

Presentaron un nuevo enfoque para la clasificación en tiempo real de señales biológicas saludables y enfermas basado en un chip de IA biocompatible. El equipo se basó en redes de fibras de polímero, que estructuralmente se asemejan al cerebro humano. Estas son las que permiten el principio de IA neuromórfica de computación de reservorio.

Fibras de Polímero y Redes Recurrentes

Cuando las fibras de polímero se forman en un arreglo aleatorio, se refiere a una “red recurrente”, y puede procesar datos como el cerebro humano. Debido a que las redes son no lineales, incluso los cambios de señal de baja intensidad pueden amplificarse. Un ejemplo de esto sería un latido del corazón, que a menudo los médicos tienen dificultades para evaluar. Tareas como esta se pueden realizar a través de la red de polímero con facilidad gracias a la transformación no lineal.

La IA demostró la capacidad de diferenciar entre latidos del corazón saludables y tres arritmias comunes durante las pruebas, y logró una tasa de precisión del 88%. La red de polímero también consumió menos energía que un marcapasos.

Según el equipo, las posibles aplicaciones para un sistema de IA implantable como este incluyen el monitoreo de arritmias cardiacas o complicaciones después de la cirugía. Estas pueden informarse a los médicos y a los pacientes a través de un teléfono inteligente, lo que permite una asistencia médica rápida.

Matteo Cucchi es un estudiante de doctorado y el primer autor del artículo.

“La visión de combinar la electrónica moderna con la biología ha avanzado mucho en los últimos años con el desarrollo de los llamados conductores mixtos orgánicos”, dijo Cucchi. “Hasta ahora, sin embargo, los éxitos se han limitado a componentes electrónicos simples como sinapsis individuales o sensores. Resolver tareas complejas no ha sido posible hasta ahora. En nuestra investigación, hemos dado un paso crucial hacia la realización de esta visión. Al aprovechar el poder de la computación neuromórfica, como la computación de reservorio utilizada aquí, hemos logrado no solo resolver tareas de clasificación complejas en tiempo real, sino que también podremos potencialmente hacerlo dentro del cuerpo humano. Este enfoque permitirá desarrollar sistemas inteligentes adicionales en el futuro que puedan ayudar a salvar vidas humanas.”