AI Adakah Memperolehi Rasa Bau yang Dapat Mengesan Penyakit Dalam Napas Manusia

AI Adakah Memperolehi Rasa Bau yang Dapat Mengesan Penyakit Dalam Napas ManusiaAI akan dapat menganalisis sebatian dalam nafas anda. James Gathany

Kecerdasan Buatan (AI) paling terkenal kerana keupayaannya untuk melihat (seperti dalam kereta tanpa pemandu) dan mendengar (seperti dalam Alexa dan pembantu rumah yang lain). Mulai sekarang, ia boleh juga bau. Rakan saya dan saya sedang membangunkan sistem AI yang boleh membaui nafas manusia dan belajar bagaimana mengenal pasti pelbagai jenis penyakit yang mendedahkan kita boleh bernafas.

Rasa bau digunakan oleh haiwan dan bahkan tumbuh-tumbuhan untuk mengenal pasti beratus-ratus bahan berlainan yang terapung di udara. Tetapi berbanding dengan haiwan lain, rasa bau manusia jauh kurang maju dan pastinya tidak digunakan untuk menjalankan aktiviti harian. Atas sebab ini, manusia tidak menyedari kekayaan maklumat yang dapat ditransmisikan melalui udara, dan dapat dilihat oleh sistem penciuman yang sangat sensitif. AI mungkin akan mengubahnya.

Selama beberapa dekad, makmal di seluruh dunia telah dapat menggunakan mesin untuk mengesan sejumlah kecil bahan di udara. Mesin itu, dipanggil gas-kromatografi jisim-spektrometer atau GC-MS, boleh menganalisis udara untuk mencari beribu-ribu molekul yang berbeza dikenali sebagai sebatian organik yang tidak menentu.

Dalam mesin GC-MS, setiap kompaun dalam sampel udara mula-mula dipisahkan dan kemudian dipecahkan kepada serpihan, mencipta cap jari yang tersendiri dari mana sebatian boleh diiktiraf. Imej di bawah ini adalah visualisasi sebahagian kecil data daripada analisis sampel nafas.

Setiap puncak mewakili serpihan molekul. Corak tertentu puncak tersebut mendedahkan kehadiran bahan-bahan yang berbeza. Selalunya puncak terkecil boleh menjadi penting. Antara sebatian beberapa ratus hadir dalam nafas manusia, beberapa dari mereka mungkin mendedahkan kehadiran pelbagai jenis kanser, walaupun pada peringkat awal. Oleh itu, makmal-makmal di seluruh dunia bereksperimen dengan GC-MS sebagai alat diagnostik yang tidak invasif untuk mengenal pasti banyak penyakit, tanpa rasa sakit dan tepat pada masanya.

Malangnya, proses itu boleh memakan masa yang sangat lama. Sejumlah besar data perlu diperiksa secara manual dan dianalisis oleh pakar. Sebilangan besar sebatian dan kerumitan data bermakna bahawa walaupun pakar mengambil masa yang lama untuk menganalisis sampel tunggal. Manusia juga terdedah kepada kesilapan, boleh terlepas sebatian atau kesilapan sebatian yang lain.

Bagaimana kecerdasan buatan boleh membantu

Sebagai sebahagian daripada Universiti Loughborough pasukan sains data, rakan sekerja saya dan saya menyesuaikan teknologi perisikan buatan terkini untuk melihat dan mempelajari jenis data yang berbeza: sebatian kimia dalam sampel nafas. Model matematik yang diilhamkan oleh otak, dipanggil rangkaian pembelajaran mendalam, secara khusus direkayasa untuk "membaca" jejak yang dibiarkan oleh bau.


Dapatkan yang terbaru dari InnerSelf


Satu pasukan doktor, jururawat, ahli radiografi dan ahli fizik perubatan di Pusat Kanser Edinburgh mengumpul sampel nafas daripada peserta yang menjalani rawatan kanser. Sampel kemudian dianalisis oleh dua pasukan ahli kimia dan saintis komputer.

Sekali beberapa sebatian telah dikenal pasti secara manual oleh ahli kimia, komputer cepat diberikan data untuk melatih rangkaian pembelajaran yang mendalam. Pengiraan dipercepatkan oleh peranti khas, dipanggil GPU, yang boleh memproses pelbagai maklumat yang berbeza pada masa yang sama. Rangkaian pembelajaran mendalam belajar lebih banyak dari setiap sampel nafas sehingga mereka dapat mengenali corak khusus yang menunjukkan senyuman tertentu dalam nafas.

Dalam kajian pertama ini, tumpuan adalah untuk mengenali sekumpulan bahan kimia, dipanggil aldehid, yang sering dikaitkan dengan wangian tetapi juga keadaan tekanan dan penyakit manusia.

Komputer yang dilengkapi dengan teknologi ini hanya mengambil beberapa minit untuk menganalisis secara teliti sampel pernafasan yang sebelum ini mengambil jam oleh pakar manusia. Secara berkesan, AI membuat proses keseluruhan lebih murah - tetapi di atas semua itu menjadikannya lebih dipercayai. Lebih menarik lagi, perisian pintar ini memperoleh pengetahuan dan bertambah baik dari semasa ke semasa kerana ia menganalisis lebih banyak sampel. Akibatnya, kaedah ini tidak terhad kepada sebarang bahan tertentu. Menggunakan teknik ini, sistem pembelajaran mendalam boleh dilatih untuk mengesan sejumlah kecil sebatian yang tidak menentu dengan aplikasi yang luas dalam bidang perubatan, forensik, analisis alam sekitar dan lain-lain.

PerbualanSekiranya sistem AI dapat mengesan penanda penyakit, maka mungkin juga untuk mendiagnosis sama ada kita sakit atau tidak. Ini mempunyai potensi besar, tetapi ia juga boleh membuktikan kontroversi. Kami hanya mencadangkan bahawa AI dapat digunakan sebagai alat untuk mengesan bahan-bahan di udara. Ia tidak semestinya perlu mendiagnosis atau membuat keputusan. Kesimpulan dan keputusan akhir terserah kepada kami.

Tentang Pengarang

Andrea Soltoggio, Pensyarah, Universiti Loughborough

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = diet sihat; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf pada

icon-facebooktwitter-iconrss-icon

Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

{Emailcloak = mati}

DARIPADA EDITOR

Mengapa Donald Trump Boleh Menjadi Kalah Terbesar Sejarah
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Dikemas kini 2 Julai 20020 - Pandemik koronavirus keseluruhan ini memerlukan banyak perbelanjaan, mungkin 2 atau 3 atau 4 kekayaan, semuanya tidak diketahui ukurannya. Oh ya, dan, beratus-ratus ribu, mungkin satu juta, orang akan mati ...
Blue-Eyes vs Brown Eyes: Bagaimana Rasisme Diajar
by Marie T. Russell, InnerSelf
Dalam episod Oprah Show tahun 1992 ini, aktivis dan pendidik anti-perkauman pemenang anugerah Jane Elliott mengajarkan kepada para penonton pelajaran yang sukar mengenai perkauman dengan menunjukkan betapa mudahnya belajar prejudis.
Perubahan Akan Datang ...
by Marie T. Russell, InnerSelf
(30 Mei 2020) Ketika saya menonton berita mengenai peristiwa di Philadephia dan bandar-bandar lain di negara ini, hati saya merasa sakit dengan apa yang berlaku. Saya tahu bahawa ini adalah sebahagian daripada perubahan yang lebih besar yang berlaku ...
Sebuah Lagu Dapat Meningkatkan Hati dan Jiwa
by Marie T. Russell, InnerSelf
Saya mempunyai beberapa cara yang saya gunakan untuk membersihkan kegelapan dari fikiran saya ketika saya merasakan ia telah masuk. Salah satunya adalah berkebun, atau menghabiskan masa di alam semula jadi. Yang lain adalah kesunyian. Cara lain ialah membaca. Dan satu yang ...
Maskot untuk Pandemik dan Lagu Tema untuk Menjauhkan dan Mengasingkan Sosial
by Marie T. Russell, InnerSelf
Saya mendapat lagu baru-baru ini dan semasa saya mendengarkan liriknya, saya fikir ia akan menjadi lagu yang sempurna sebagai "lagu tema" untuk masa-masa pengasingan sosial ini. (Lirik di bawah video.)