Исследователи из Притцкеровской школы молекулярной инженерии (PME) Чикагского университета в США разработали в качестве «умного пластыря» гибкий и растяжимый вычислительный чип, который обрабатывает информацию, используя встроенные элементы искусственного интеллекта (ИИ). Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
«С помощью этой работы мы соединили носимые технологии с искусственным интеллектом и машинным обучением, чтобы создать мощное устройство, которое может анализировать данные о здоровье непосредственно на теле человека», – завил Сихонг Ван, материаловед и доцент кафедры молекулярной инженерии Чикагского университета.
Сегодня, чтобы получить подробную информацию о своем здоровье, необходимо посетить больницу или клинику. В будущем, сказал Ван, здоровье людей можно будет непрерывно отслеживать с помощью носимой электроники, которая сможет обнаруживать болезнь еще до появления симптомов. Ненавязчивые носимые компьютерные устройства – это еще один шаг к тому, чтобы воплотить эту идею в жизнь.
Будущее здравоохранения, которое видят Ван и многие другие, включает в себя носимые биосенсоры для отслеживания различных важных показателей здоровья, таких как уровни кислорода, сахара, метаболитов и иммунных молекул в крови людей. Одним из ключей к тому, чтобы сделать эти датчики доступными, является их способность приспосабливаться к коже.
По мере появления таких носимых биосенсоров, которые начинают собирать все больше и больше информации в режиме реального времени, анализ становится экспоненциально более сложным. Отдельные данные должны быть помещены в более широкую перспективу истории пациента и других параметров здоровья.
Современные смартфоны и «умные часы» не способны к комплексному анализу, необходимому для изучения исходных показателей состояния здоровья пациента и выявления важных признаков болезни. Однако передовые платформы искусственного интеллекта, которые интегрируют машинное обучение для выявления закономерностей в чрезвычайно сложных наборах данных, могут работать лучше.
В то же время отправка информации с биосенсора в централизованный модуль ИИ – не идеальное решение. «Отправка данных о состоянии здоровья по беспроводной сети происходит медленно и вызывает ряд проблем с конфиденциальностью. Это также снижает энергоэффективность: чем больше данных мы начнем собирать, тем больше энергии уйдет на их передачу», – отметил Ван.
Он и его коллеги обратились к полимерам, способным растягиваться и сгибаться, которые можно использовать для создания полупроводников и электрохимических транзисторов. На их основе исследователи создали устройство, которое позволило проводить анализ данных о здоровье с вычислительными мощностями, достаточными для использования ИИ. Разработанный чип действует не просто как обычный датчик, он способен как хранить, так и анализировать данные за счет интегрированных решений.
Чтобы проверить эффективность работы своего нового устройства, группа Вана использовала его для анализа данных электрокардиограммы (ЭКГ). Исследователи обучили встроенный в чип ИИ классифицировать ЭКГ по пяти категориям – нормальным или четырем типам аномальных сигналов. Эксперименты на тестовых ЭКГ показали, что чип оказался способен точно классифицировать новые для себя данные, причем независимо от того, был ли он растянут, сжат или согнут.
Научная группа Вана намерена провести дополнительные исследования, чтобы проверить возможности своего устройства в определении закономерностей здоровья и болезней. В конечном итоге их «умный пластырь» можно будет использовать для медицинского мониторинга и отправки предупреждений пациентам или врачам, а также для автоматической настройки предупреждений о приеме лекарств.