Tyrėjai kuria biologiškai suderinamą implantuojamą AI platformą

Dresdeno technikos universiteto mokslininkų komanda sukūrė biologiškai suderinamą implantuojamą AI platformą, galinčią realiu laiku klasifikuoti sveikus ir patologinius biologinių signalų, tokių kaip širdies plakimas, modelius. Platformai nereikia medicininės priežiūros, kad būtų galima nustatyti medicininius pokyčius.

Tyrimas buvo paskelbtas žurnale Mokslas Avansu.

Implantuojamo AI iššūkis

Nors diagnostinius duomenis, pvz., EKG, EEG ir rentgeno vaizdus, ​​galima analizuoti naudojant mašininį mokymąsi, kad būtų galima anksti nustatyti ligas, vis dar labai sunku implantuoti dirbtinį intelektą į žmogaus kūną. Štai kodėl naujasis TU Drezdeno mokslininkų pasiekimas Optoelektronikos katedroje yra toks didelis dalykas, nes tai pirmas kartas, kai tokia sistema demonstruoja sėkmę. 

Tyrimo grupei vadovavo prof. Karl Leo, dr. Hans Kleemann ir Matteo Cucchi. 

Jie pristatė naują sveikų ir sergančių biologinių signalų klasifikavimo realiuoju laiku metodą, pagrįstą biologiškai suderinamu AI lustu. Komanda rėmėsi polimerų pluošto tinklais, kurie struktūriškai primena žmogaus smegenis. Būtent tai įgalina neuromorfinį AI rezervuaro skaičiavimo principą. 

Polimeriniai pluoštai ir pasikartojantys tinklai

Kai polimero pluoštai susidaro atsitiktine tvarka, tai vadinama „pasikartojamu tinklu“ ir jis gali apdoroti duomenis kaip žmogaus smegenys. Kadangi tinklai yra nelinijiniai, galima sustiprinti net itin mažus signalo pokyčius. To pavyzdys būtų širdies plakimas, kurį gydytojams dažnai sunku įvertinti. Tokios užduotys gali būti lengvai atliekamos per polimerų tinklą dėl netiesinės transformacijos. 

AI parodė gebėjimą atskirti sveiką širdies plakimą nuo trijų įprastų aritmijų per bandymus ir pasiekė 88% tikslumą. Polimerinis tinklas taip pat sunaudojo mažiau energijos nei širdies stimuliatorius.

Pasak komandos, galimos tokios implantuojamos AI sistemos taikymo galimybės apima širdies aritmijų ar komplikacijų po operacijos stebėjimą. Tada apie juos galima pranešti tiek gydytojams, tiek pacientams per išmanųjį telefoną, o tai leidžia greitai gauti medicininę pagalbą.

Matte'as Cucchi yra doktorantas ir pirmasis šio straipsnio autorius. 

„Šiuolaikinės elektronikos ir biologijos derinimo vizija pastaraisiais metais nuėjo ilgą kelią plėtojant vadinamuosius organinius mišrius laidininkus“, - sakė Cucchi. „Tačiau iki šiol sėkmė apsiribojo paprastais elektroniniais komponentais, tokiais kaip atskiros sinapsės ar jutikliai. Sudėtingų užduočių išspręsti iki šiol nepavyko. Atlikdami savo tyrimą, dabar žengėme svarbų žingsnį šios vizijos įgyvendinimo link. Panaudojus neuromorfinio skaičiavimo, pvz., čia naudojamo rezervuaro skaičiavimo, galią, mums pavyko ne tik išspręsti sudėtingas klasifikavimo užduotis realiuoju laiku, bet ir potencialiai galėsime tai padaryti žmogaus kūne. Šis požiūris leis ateityje kurti daugiau išmaniųjų sistemų, kurios gali padėti išgelbėti žmonių gyvybes.