Des chercheurs développent une plateforme d'IA implantable biocompatible

Une équipe de chercheurs de la Technische Universität Dresden a développé une plateforme d'IA implantable biocompatible capable de classer en temps réel des modèles sains et pathologiques dans des signaux biologiques comme les battements cardiaques. La plateforme n'a pas besoin de supervision médicale pour détecter les changements médicaux.

La recherche a été publiée dans la revue Science Advances.

Le défi de l'IA implantable

Bien que les données de diagnostic, telles que les images ECG, EEG et radiographiques, puissent être analysées grâce à l’apprentissage automatique pour détecter les maladies à un stade précoce, il reste extrêmement difficile d’implanter l’IA dans le corps humain. C'est pourquoi la nouvelle avancée des scientifiques de la TU Dresden à la chaire d'optoélectronique est si importante, car c'est la première fois qu'un tel système démontre son succès. 

L'équipe de recherche était dirigée par le professeur Karl Leo, le Dr Hans Kleemann et Matteo Cucchi. 

Ils ont présenté une nouvelle approche pour la classification en temps réel des signaux biologiques sains et malades basée sur une puce d'IA biocompatible. L'équipe s'est appuyée sur des réseaux de fibres à base de polymères, qui ressemblent structurellement au cerveau humain. C'est ce qui permet le principe d'IA neuromorphique de l'informatique de réservoir. 

Fibres polymères et réseaux récurrents

Lorsque les fibres polymères sont formées de manière aléatoire, on parle de « réseau récurrent » et elles peuvent traiter des données comme un cerveau humain. Étant donné que les réseaux ne sont pas linéaires, même des changements de signal extrêmement faibles peuvent être amplifiés. Un exemple de ceci serait un battement de coeur, que les médecins ont souvent du mal à évaluer. Des tâches comme celle-ci peuvent être effectuées facilement à travers le réseau polymère grâce à la transformation non linéaire. 

L'IA a démontré sa capacité à différencier les battements cardiaques sains de trois arythmies courantes au cours des essais, et elle a atteint un taux de précision de 88 %. Le réseau polymère consommait également moins d'énergie qu'un stimulateur cardiaque.

Selon l'équipe, les applications potentielles d'un tel système d'IA implantable incluent la surveillance des arythmies cardiaques ou des complications après une intervention chirurgicale. Ceux-ci peuvent ensuite être signalés aux médecins et aux patients via un smartphone, ce qui permet une assistance médicale rapide.

Matte Cucchi est doctorant et premier auteur de l'article. 

"La vision de combiner l'électronique moderne avec la biologie a parcouru un long chemin ces dernières années avec le développement de conducteurs mixtes dits organiques", a déclaré Cucchi. « Jusqu'à présent, cependant, les succès se sont limités à de simples composants électroniques tels que des synapses individuelles ou des capteurs. Résoudre des tâches complexes n'a pas été possible jusqu'à présent. Dans notre recherche, nous avons maintenant franchi une étape cruciale vers la réalisation de cette vision. En exploitant la puissance de l'informatique neuromorphique, comme l'informatique de réservoir utilisée ici, nous avons réussi non seulement à résoudre des tâches de classification complexes en temps réel, mais nous pourrons également potentiellement le faire dans le corps humain. Cette approche permettra de développer d'autres systèmes intelligents à l'avenir qui pourront aider à sauver des vies humaines.