Peneliti Mengembangkan Platform AI yang Dapat Ditanamkan dan Kompatibel dengan Biologis

Tim peneliti di Technische Universität Dresden telah mengembangkan platform AI yang dapat ditanamkan dan kompatibel dengan biologis yang mampu mengklasifikasikan pola biologis seperti detak jantung dalam waktu nyata. Platform ini tidak memerlukan pengawasan medis untuk mendeteksi perubahan medis.

Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Science Advances.

Tantangan AI yang Dapat Ditanamkan

Sementara data diagnostik, seperti ECG, EEG, dan gambar X-ray dapat dianalisis dengan machine learning untuk mendeteksi penyakit pada tahap awal, masih sangat sulit untuk mengimplan AI ke dalam tubuh manusia. Ini adalah alasan why kemajuan baru dari ilmuwan TU Dresden di Chair of Optoelectronics sangat penting, karena ini adalah pertama kalinya sistem seperti ini telah menunjukkan keberhasilan.

Tim penelitian dipimpin oleh Prof. Karl Leo, Dr. Hans Kleemann, dan Matteo Cucchi.

Mereka mempresentasikan pendekatan baru untuk klasifikasi waktu nyata dari sinyal biologis yang sehat dan sakit berdasarkan chip AI yang kompatibel dengan biologis. Tim ini mengandalkan jaringan serat polimer, yang secara struktural menyerupai otak manusia. Ini adalah yang memungkinkan prinsip AI neuromorfik dari reservoir computing.

Serat Polimer dan Jaringan Berulang

Ketika serat polimer dibentuk dalam susunan acak, ini disebut sebagai “jaringan berulang,” dan dapat memproses data seperti otak manusia. Karena jaringan ini non-linier, bahkan perubahan sinyal yang sangat kecil dapat diperkuat. Contoh dari ini adalah detak jantung, yang sering kali sulit untuk dievaluasi oleh dokter. Tugas seperti ini dapat dilakukan melalui jaringan polimer dengan mudah berkat transformasi non-linier.

AI menunjukkan kemampuan untuk membedakan antara detak jantung yang sehat dan tiga jenis aritmia umum selama percobaan, dan mencapai tingkat akurasi 88%. Jaringan polimer juga mengonsumsi energi lebih sedikit daripada alat pacu jantung.

Menurut tim, aplikasi potensial untuk sistem AI yang dapat ditanamkan seperti ini termasuk pemantauan aritmia jantung atau komplikasi setelah operasi. Ini kemudian dapat dilaporkan kepada dokter dan pasien melalui smartphone, yang memungkinkan bantuan medis yang cepat.

Matte Cucchi adalah mahasiswa PhD dan penulis pertama makalah ini.

“Visi menggabungkan elektronik modern dengan biologi telah berkembang jauh dalam beberapa tahun terakhir dengan pengembangan konduktor campuran organik,” kata Cucchi. “Namun, kesuksesan hingga saat ini terbatas pada komponen elektronik sederhana seperti sinapsis individu atau sensor. Menyelesaikan tugas yang kompleks belum memungkinkan hingga saat ini. Dalam penelitian kami, kami telah mengambil langkah penting untuk mewujudkan visi ini. Dengan memanfaatkan kekuatan komputasi neuromorfik, seperti reservoir computing yang digunakan di sini, kami telah berhasil tidak hanya menyelesaikan tugas klasifikasi yang kompleks dalam waktu nyata tetapi juga akan dapat melakukan ini di dalam tubuh manusia. Pendekatan ini akan memungkinkan pengembangan sistem cerdas lebih lanjut di masa depan yang dapat membantu menyelamatkan nyawa manusia.”