Исследователи разрабатывают биосовместимую имплантируемую ИИ-платформу

Группа исследователей из Технического университета Дрездена разработала биосовместимую имплантируемую платформу искусственного интеллекта, которая способна в режиме реального времени классифицировать здоровые и патологические паттерны биологических сигналов, таких как сердцебиение. Платформа не нуждается в медицинском наблюдении для обнаружения медицинских изменений.

Исследование было опубликовано в журнале Наука развивается.

Проблема имплантируемого ИИ

Хотя диагностические данные, такие как ЭКГ, ЭЭГ и рентгеновские изображения, можно анализировать с помощью машинного обучения для выявления заболеваний на ранней стадии, имплантировать ИИ в человеческое тело по-прежнему чрезвычайно сложно. Вот почему новая разработка ученых Дрезденского технического университета на кафедре оптоэлектроники имеет такое большое значение, поскольку впервые такая система продемонстрировала успех. 

Исследовательскую группу возглавляли профессор Карл Лео, доктор Ханс Климанн и Маттео Кукки. 

Они представили новый подход к классификации в реальном времени здоровых и больных биосигналов на основе биосовместимого чипа ИИ. Команда использовала волоконные сети на основе полимеров, которые структурно напоминают человеческий мозг. Это то, что позволяет использовать принцип нейроморфного ИИ для резервуарных вычислений. 

Полимерные волокна и рекуррентные сети

Когда полимерные волокна формируются в случайном порядке, это называется «рекуррентной сетью», и она может обрабатывать данные, как человеческий мозг. Поскольку сети нелинейны, даже очень небольшие изменения сигнала могут быть усилены. Примером этого может быть сердцебиение, которое врачи часто пытаются оценить. Подобные задачи можно легко решить с помощью полимерной сети благодаря нелинейному преобразованию. 

ИИ продемонстрировал способность отличать здоровое сердцебиение от трех распространенных аритмий во время испытаний, и его точность достигла 88%. Полимерная сеть также потребляла меньше энергии, чем кардиостимулятор.

По словам команды, потенциальные применения такой имплантируемой системы искусственного интеллекта включают мониторинг сердечных аритмий или осложнений после операции. Затем об этом можно сообщить как врачам, так и пациентам через смартфон, что позволяет быстро оказать медицинскую помощь.

Мэтте Кукки — аспирант и первый автор статьи. 

«Идея объединения современной электроники с биологией прошла долгий путь в последние годы с разработкой так называемых органических смешанных проводников», — сказал Кукки. «Однако до сих пор успехи ограничивались простыми электронными компонентами, такими как отдельные синапсы или датчики. Решить сложные задачи пока не удалось. В нашем исследовании мы сделали решающий шаг к реализации этого видения. Используя возможности нейроморфных вычислений, таких как используемые здесь резервуарные вычисления, мы не только преуспели в решении сложных задач классификации в реальном времени, но также потенциально сможем делать это в человеческом теле. Такой подход позволит в будущем разработать дополнительные интеллектуальные системы, которые помогут спасать человеческие жизни».