Исследователи разработали биосовместимую имплантируемую платформу ИИ

Команда исследователей из Технического университета Дрездена разработала биосовместимую имплантируемую платформу ИИ, способную классифицировать в реальном времени здоровые и патологические закономерности в биологических сигналах, таких как сердечные сокращения. Платформа не требует медицинского надзора для обнаружения изменений в здоровье.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.

Проблема имплантируемого ИИ

Хотя диагностические данные, такие как ЭКГ, ЭЭГ и рентгеновские изображения, могут быть проанализированы с помощью машинного обучения для обнаружения заболеваний на ранней стадии, все еще очень сложно имплантировать ИИ в человеческое тело. Это почему новый прорыв от ученых ТУ Дрездена на кафедре оптоэлектроники является таким значительным, поскольку это первый раз, когда такая система продемонстрировала успех.

Исследовательская команда была возглавлена профессором Карлом Лео, доктором Хансом Клееманом и Маттео Кукки.

Они представили новый подход для классификации здоровых и больных биосигналов в реальном времени на основе биосовместимой микросхемы ИИ. Команда полагалась на полимерные волокна, которые структурированно напоминают человеческий мозг. Это позволяет реализовать принцип нейроморфного ИИ – резервуарное вычисление.

Полимерные волокна и рекуррентные сети

Когда полимерные волокна образуются в случайном расположении, 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 служить сердечный сокращение, которое врачи часто испытывают трудности при оценке. Задачи такого типа могут быть выполнены с помощью полимерной сети легко благодаря нелинейному преобразованию.

ИИ продемонстрировал способность различать здоровые сердечные сокращения и три распространенных типа аритмий во время испытаний, и достиг accuracy 88%. Полимерная сеть также потребляла меньше энергии, чем кардиостимулятор.

По мнению команды, потенциальные применения такой имплантируемой системы ИИ включают мониторинг сердечных аритмий или осложнений после операции. Эти данные могут быть сообщены как врачам, так и пациентам через смартфон, что позволяет быстро оказать медицинскую помощь.

Маттео Кукки – аспирант и первый автор статьи.

“Видение сочетания современной электроники с биологией продвинулось далеко в последние годы с развитием так называемых органических смешанных проводников”, – сказал Кукки. “До сих пор успехи были ограничены простыми электронными компонентами, такими как отдельные синапсы или датчики. Решение сложных задач не было возможно до сих пор. В нашем исследовании мы сделали важный шаг к реализации этой концепции. Используя силу нейроморфных вычислений, таких как резервуарное вычисление, используемое здесь, мы смогли не только решить сложные задачи классификации в реальном времени, но и потенциально сделать это внутри человеческого тела. Этот подход позволит разработать дальнейшие интеллектуальные системы в будущем, которые смогут помочь спасти человеческие жизни.”