AI hankkii hajua, joka voi havaita sairaudet ihmishengityksessä

AI hankkii hajua, joka voi havaita sairaudet ihmishengityksessäAI pystyy analysoimaan yhdisteitä hengityksessäsi. James Gathany

Tekoäly (AI) tunnetaan parhaiten sen kyvystä nähdä (kuten kuljettajaa autoja) ja kuuntele (kuten Alexa ja muut kodin avustajat). Tästä lähtien voi myös haistaa. Kollegani ja minä kehitämme AI-järjestelmää, joka voi hajua ihmisen hengitystä ja oppia tunnistamaan erilaisia ​​sairauksia paljastavia aineita, joita voimme hengittää ulos.

Hajua käyttävät eläimet ja eläimet jopa kasveja tunnistaa satoja eri aineita, jotka kelluvat ilmassa. Mutta verrattuna muihin eläimiin ihmisen tuoksu on paljon vähemmän kehittynyt ja sitä ei varmasti käytetä päivittäiseen toimintaan. Tästä syystä ihmiset eivät ole erityisen tietoisia siitä, kuinka paljon tietoja voidaan lähettää ilman kautta, ja erittäin herkkä hajujärjestelmä voi havaita. AI saattaa olla muuttamassa sitä.

Muutaman vuosikymmenen ajan laboratoriot ympäri maailmaa ovat kyenneet käyttämään koneita havaitsemaan hyvin pieniä määriä ilmaa. Nämä koneet kutsuttiin kaasukromatografiset massaspektrometrit tai GC-MS, voi analysoida ilmaa löytääkseen tuhansia eri molekyylejä, jotka tunnetaan nimellä haihtuvat orgaaniset yhdisteet.

GC-MS-koneessa kukin ilmaa sisältävä yhdiste erotetaan ensin ja sitten se murskataan fragmenteiksi, jolloin muodostuu erottuva sormenjälki, josta yhdisteet voidaan tunnistaa. Alla oleva kuva on visualisointi pienestä osasta tietoa hengitysnäytteen analyysistä.

Jokainen piikki edustaa molekyylin fragmenttia. Tällaisten piikkien erityiset mallit paljastavat erillisten aineiden läsnäolon. Usein jopa pienin huippu voi olla ratkaiseva. Useista sadoista yhdisteistä, jotka ovat ihmisen hengityksessä, muutamat niistä saattavat paljastaa erilaisten syöpien läsnäolon jopa alkuvaiheessa. Laboratoriot ympäri maailmaa kokeilevat näin ollen GC-MS: tä ei-invasiivisena diagnostisena välineenä monien sairauksien tunnistamiseksi, kivuttomasti ja ajoissa.

Valitettavasti prosessi voi olla hyvin aikaa vievää. Asiantuntijat tarkastavat ja analysoivat suuria määriä tietoja manuaalisesti. Yhdisteiden määrä ja tietojen monimutkaisuus merkitsevät sitä, että jopa asiantuntijat analysoivat yhden näytteen pitkään. Ihmiset ovat myös alttiita virheille, voivat unohtaa yhdisteen tai tehdä yhden yhdisteen toiselle.

Miten keinotekoinen äly voi auttaa

Osana Loughboroughin yliopistoa tietojenkäsittelytiimikollegani ja minä mukautamme viimeisintä tekoälytystekniikkaa erilaisten tietojen havaitsemiseksi ja oppimiseksi: kemialliset yhdisteet hengitysnäytteissä. Aivojen innoittamia matemaattisia malleja kutsutaan syviä oppimisverkostoja, ne on erityisesti suunniteltu "lukemaan" hajujen jäljellä olevat jäljet.


Hanki viimeisin InnerSelfistä


-. \ T-- lääkäreiden, sairaanhoitajien, röntgenhoitajien ja lääketieteellisten fyysikkojen ryhmä Edinburghin syöpäkeskus kerättiin hengitysnäytteitä syöpähoitoa saavista osallistujista. Näytteet analysoivat sitten kaksi kemisti- ja tietotekniikan tutkijaryhmää.

Kun kemistit tunnistivat manuaalisesti useita yhdisteitä, nopeat tietokoneet saivat tietoja syvien oppimisverkkojen kouluttamiseksi. Laskentaa nopeutettiin erikoislaitteilla, joita kutsutaan GPU: iksi, jotka voivat käsitellä useita eri tietoja samanaikaisesti. Syvät oppimisverkostot oppivat yhä enemmän jokaisesta hengitysnäytteestä, kunnes he pystyivät tunnistamaan spesifisiä kuvioita, jotka paljastivat hengitykseen erityisiä yhdisteitä.

Tässä ensimmäisessä tutkimuksessa keskityttiin kemikaaliryhmän tunnistamiseen, nimeltään aldehydit, jotka liittyvät usein hajusteisiin, mutta myös ihmisen stressiolosuhteisiin ja sairauksiin.

Tällä tekniikalla varustetut tietokoneet vievät vain minuutteja itsenäisesti analysoimaan hengitysnäytettä, jonka ihmisen asiantuntija oli aiemmin käyttänyt tuntia. Tehokkaasti, AI tekee koko prosessin halvemmaksi - mutta ennen kaikkea se tekee sen luotettavammaksi. Vielä mielenkiintoisemmin tämä älykäs ohjelmisto hankkii tietoa ja parantaa ajan mittaan, kun se analysoi enemmän näytteitä. Tämän seurauksena menetelmä ei rajoitu mihinkään tiettyyn aineeseen. Tätä tekniikkaa käyttämällä voidaan kouluttaa syviä oppimisjärjestelmiä havaitsemaan pieniä määriä haihtuvia yhdisteitä, joilla on mahdollisesti laaja käyttö lääketieteessä, oikeuslääketieteessä, ympäristöanalyysissä ja muissa.

ConversationJos AI-järjestelmä pystyy havaitsemaan taudin markkereita, niin on mahdollista diagnosoida myös, onko sairas vai ei. Tällä on suuri potentiaali, mutta se voi myös osoittautua kiistanalaiseksi. Ehdotamme yksinkertaisesti, että AI: tä voitaisiin käyttää välineenä ilma-aineiden havaitsemiseksi. Sen ei tarvitse välttämättä diagnosoida tai tehdä päätöstä. Lopulliset päätelmät ja päätökset jätetään meille.

Author

Andrea Soltoggio, luennoitsija Loughborough University

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

{amazonWS: searchindex = Kirjat; avainsanat = terveellinen ruokavalio; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

seuraa InnerSelfia

facebook-kuvakeTwitter-kuvakeRSS-kuvake

Hanki uusimmat sähköpostitse

{Emailcloak = off}

TOIMITTAJAT

Miksi Donald Trump voisi olla historian suurin häviäjä
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Tämä koko koronaviruspandemia maksaa omaisuuden, ehkä 2 tai 3 tai 4 omaisuutta, joiden kokoa ei tunneta. Ai niin, ja sadat tuhannet, ehkä miljoona ihmistä kuolee ennenaikaisesti välittömänä…
Maskotti pandemialle ja teemalaulu sosiaaliselle eristykselle
by Marie T. Russell, InnerSelf
Löysin kappaleen äskettäin ja kuunnellessani sanoituksia, ajattelin, että se olisi täydellinen kappale "teemalauluna" näihin sosiaalisen eristäytymisen aikoihin. (Sanat videon alla.)
Kerroin Randy Funnel My Furiousness -sivustolle
by Robert Jennings, InnerSelf.com
(Päivitetty 4.-26.) En ole pystynyt kirjoittamaan oikein asiaa, jonka haluan julkaista viime kuussa. Näet olevani raivoissaan. Haluan vain kiinni.
Pluton palveluilmoitus
by Robert Jennings, InnerSelf.com
(päivitetty 4) Nyt kun jokaisella on aikaa olla luova, ei ole mitään kertovaa mitä löydät viihdyttämään sisäistä itseäsi.
Pääsiäispupun psykoanalyysin kevyt puoli
by Marie T. Russell, InnerSelf
Kannustamme InnerSelfissä itsetutkiskelua, joten meillä oli ilahduttavaa nähdä, että jopa pääsiäispupu oli etsinyt apua ymmärtääkseen tapansa ja pakonsa.