Les 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 classifier en temps réel les motifs sains et pathologiques dans les signaux biologiques tels que les battements cardiaques. La plateforme n’a pas besoin de surveillance médicale pour détecter les changements médicaux.

La recherche a été publiée dans la revue Science Advances.

Le défi de l’IA implantable

Alors que les données diagnostiques, telles que l’ECG, l’EEG et les images de radiographie, peuvent être analysées avec l’apprentissage automatique pour détecter les maladies précocement, il est encore extrêmement difficile d’implanter l’IA dans le corps humain. C’est pourquoi la nouvelle avancée des scientifiques de la TU Dresden au sein de la chaire d’optoélectronique est si importante, car c’est la première fois qu’un tel système a démontré son succès. 

L’équipe de recherche a été dirigée par le prof. Karl Leo, le Dr Hans Kleemann et Matteo Cucchi. 

Ils ont présenté une nouvelle approche pour la classification en temps réel des signaux bio-sains et malades basée sur un circuit d’IA biocompatible. L’équipe s’est appuyée sur des réseaux de fibres polymères, qui ressemblent structuralement au cerveau humain. Ce sont ceux-ci qui permettent le principe d’IA neuromorphique de calcul de réservoir. 

Fibres de polymère et réseaux récurrents

Lorsque les fibres de polymère sont formées dans un arrangement aléatoire, cela est appelé un « réseau récurrent », et il peut traiter des données comme un cerveau humain. Puisque les réseaux sont non linéaires, même les très petits changements de signal peuvent être amplifiés. Un exemple de cela serait un battement cardiaque, que les médecins ont souvent du mal à évaluer. Des tâches comme celles-ci peuvent être effectuées grâce à la transformation non linéaire du réseau de polymère.

L’IA a démontré une capacité à différencier les battements cardiaques sains des trois arythmies cardiaques les plus courantes lors des essais, et elle a atteint un taux de précision de 88 %. Le réseau de polymère a également consommé moins d’énergie qu’un pacemaker.

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. Celles-ci peuvent ensuite être signalées aux médecins et aux patients via un smartphone, ce qui permet une assistance médicale rapide.

Matte Cucchi est un étudiant en doctorat et le premier auteur de l’article. 

« La vision de combiner l’électronique moderne avec la biologie a fait de grands progrès ces dernières années avec le développement de ce qu’on appelle des conducteurs mixtes organiques », a déclaré Cucchi. « Jusqu’à présent, cependant, les succès ont été limités à des composants électroniques simples tels que des synapses ou des capteurs individuels. La résolution de 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 le pouvoir de l’informatique neuromorphique, telle que le calcul de réservoir utilisé ici, nous avons réussi non seulement à résoudre des tâches de classification complexes en temps réel, mais nous serons également potentiellement en mesure de le faire à l’intérieur du corps humain. Cette approche permettra de développer davantage des systèmes intelligents à l’avenir qui pourront aider à sauver des vies humaines. »