연구자들, 생체적합성 임플란트형 AI 플랫폼 개발

Technische Universität Dresden의 연구팀은 심장 박동과 같은 생물 신호의 건강한 패턴과 병리학적 패턴을 실시간으로 분류할 수 있는 생체적합성 임플란트형 AI 플랫폼을 개발했습니다. 이 플랫폼은 의료 감독 없이 의학적 변화를 감지할 수 있습니다.

이 연구는 Science Advances 저널에 발표되었습니다.

임플란트형 AI의 도전

ECG, EEG, X-ray 이미지와 같은 진단 데이터는 초기에 질병을 감지하기 위해 기계 학습으로 분석될 수 있지만, 인간 몸에 AI를 임플란트하는 것은 여전히 매우 어렵습니다. 이것이 TU Dresden 과학자들의 새로운 발전이 इतन 큰 일이 되는 이유입니다. 이는 이러한 시스템이 성공을 보여준 첫 번째 사례입니다.

연구 팀은 Prof. Karl Leo, Dr. Hans Kleemann, Matteo Cucchi가 이끌었습니다.

그들은 생체 신호의 건강한 패턴과 병리학적 패턴을 분류하기 위한 새로운 접근 방식을 제시했습니다. 이는 생체적합성 AI 칩을 기반으로 합니다. 팀은 인간 뇌와 구조적으로 유사한 폴리머 기반의 섬유 네트워크를 사용했습니다. 이것이 신경형성 AI의 원리인 수조 컴퓨팅을 가능하게 합니다.

폴리머 섬유와 재귀적 네트워크

폴리머 섬유가 무작위로 배열되면 이것을 “재귀적 네트워크”라고 하며, 인간 뇌와 같이 데이터를 처리할 수 있습니다. 네트워크는 비선형이므로 매우 작은 신호 변경도 증폭될 수 있습니다. 예를 들어, 의사들이 종종 평가하기 어려운 심장 박동과 같은 작업은 폴리머 네트워크를 통해 비선형 변환으로 쉽게 수행할 수 있습니다.

AI는 3가지 일반적인 심장 부정맥에서 건강한 심장 박동을 구분하는 능력을 보여주었으며, 88%의 정확도를 달성했습니다. 폴리머 네트워크는 심장 제세동기보다 에너지를 덜 소비했습니다.

팀에 따르면, 이러한 임플란트형 AI 시스템의 잠재적인 응용 분야에는 심장 부정맥 또는 수술 후 합병증의 모니터링이 포함됩니다. 이러한 정보는 스마트폰을 통해 의사와 환자에게 보고할 수 있으며, 빠른 의료 지원을 가능하게 합니다.

Matte Cucchi는 박사 과정 학생이자 논문의 첫 번째 저자입니다.

“현대 전자 기술과 생물학을 결합하는 비전은 최근 몇 년 동안 유기 혼성 전도체의 개발과 함께 상당히 발전했습니다”라고 Cucchi는 말했습니다. “그러나 지금까지 성공은 단순한 전자 구성 요소인 개별 시냅스 또는 센서에 국한되었습니다. 복잡한 작업을 해결하는 것은 아직 가능하지 않았습니다. 우리의 연구에서 우리는 이러한 비전을 실현하기 위한 중요한 단계를 밟았습니다. 신경형성 컴퓨팅의 힘, 즉 여기에서 사용된 수조 컴퓨팅을 활용하여 우리는 복잡한 분류 작업을 실시간으로 해결하는 것뿐만 아니라 인간 몸 내에서 이를 수행할 수 있을 것입니다. 이 접근 방식은 향후 인간의 생명을 구할 수 있는 더 inteligent한 시스템을 개발할 수 있게 할 것입니다.”