חוקרים מפתחים פלטפורמת בינה מלאכותית מושתלת ביו-תואמת

צוות חוקרים מ- Technische Universität Dresden פיתח פלטפורמת AI ניתנת להשתלה ביו-תואמת המסוגלת לסווג בזמן אמת דפוסים בריאים ופתולוגיים באותות ביולוגיים כמו פעימות לב. הפלטפורמה אינה זקוקה לפיקוח רפואי כדי לזהות שינויים רפואיים.

המחקר פורסם בכתב העת התקדמות מדע.

האתגר של AI מושתל

אמנם ניתן לנתח נתונים אבחוניים, כגון א.ק.ג., EEG ותמונות רנטגן באמצעות למידת מכונה כדי לזהות מחלות בשלב מוקדם, אך עדיין קשה מאוד להשתיל AI בגוף האדם. זו הסיבה שההתקדמות החדשה של מדעני TU דרזדן בקתדרה לאופטואלקטרוניקה היא עניין כל כך גדול, שכן זו הפעם הראשונה שמערכת כזו מוכיחה הצלחה. 

את צוות המחקר הובילו פרופ' קארל ליאו, ד"ר הנס קליימן ומתאו קוצ'י. 

הם הציגו גישה חדשה לסיווג בזמן אמת של אותות ביולוגיים בריאים וחולים על בסיס שבב בינה מלאכותית. הצוות הסתמך על רשתות סיבים מבוססות פולימרים, אשר דומות מבחינה מבנית למוח האנושי. אלו הם המאפשרים את עקרון הבינה המלאכותית הנוירומורפית של מחשוב מאגר. 

סיבי פולימרים ורשתות חוזרות

כאשר סיבי הפולימר נוצרים בסידור אקראי, זה מכונה "רשת חוזרת", והיא יכולה לעבד נתונים כמו מוח אנושי. מכיוון שהרשתות אינן ליניאריות, ניתן להגביר אפילו שינויי אות קטנים במיוחד. דוגמה לכך תהיה פעימות לב, שלעתים קרובות רופאים מתקשים להעריך. ניתן לבצע משימות מסוג זה דרך רשת הפולימר בקלות הודות לטרנספורמציה הלא ליניארית. 

ה-AI הוכיח יכולת להבדיל בין פעימות לב בריאות משלוש הפרעות קצב נפוצות במהלך ניסויים, והשיג רמת דיוק של 88%. רשת הפולימרים גם צרכה פחות אנרגיה מקוצב לב.

לדברי הצוות, יישומים פוטנציאליים עבור מערכת AI כזו ניתנת להשתלה כוללים ניטור של הפרעות קצב לב או סיבוכים לאחר ניתוח. לאחר מכן ניתן לדווח על אלו הן לרופאים והן למטופלים באמצעות סמארטפון, המאפשר סיוע רפואי מהיר.

מאט קוצ'י הוא סטודנט לדוקטורט ומחבר ראשון של המאמר. 

"החזון של שילוב אלקטרוניקה מודרנית עם ביולוגיה עשה כברת דרך בשנים האחרונות עם הפיתוח של מה שנקרא מוליכים מעורבים אורגניים", אמר קוצ'י. "עם זאת, עד כה, ההצלחות הוגבלו לרכיבים אלקטרוניים פשוטים כמו סינפסות בודדות או חיישנים. פתרון משימות מורכבות לא היה אפשרי עד כה. במחקר שלנו, נקטנו כעת צעד מכריע לקראת מימוש החזון הזה. על ידי רתימת הכוח של מחשוב נוירומורפי, כמו מחשוב מאגר המשמש כאן, הצלחנו לא רק לפתור משימות סיווג מורכבות בזמן אמת אלא נוכל גם בפוטנציה לעשות זאת בתוך גוף האדם. גישה זו תאפשר לפתח בעתיד מערכות חכמות נוספות שיוכלו לסייע בהצלת חיי אדם".