I ricercatori sviluppano una piattaforma di intelligenza artificiale impiantabile biocompatibile
Un team di ricercatori della Technische Universität Dresden ha sviluppato una piattaforma di intelligenza artificiale impiantabile biocompatibile in grado di classificare in tempo reale modelli sani e patologici in segnali biologici come i battiti cardiaci. La piattaforma non necessita di supervisione medica per rilevare cambiamenti medici.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science Advances .
La sfida dell’IA impiantabile
Mentre i dati diagnostici, come ECG, EEG e immagini a raggi X possono essere analizzati con l’apprendimento automatico per rilevare le malattie in anticipo, è ancora estremamente difficile impiantare l’IA nel corpo umano. Questo è il motivo per cui il nuovo avanzamento degli scienziati della TU Dresden presso la Cattedra di Optoelettronica è così importante, poiché è la prima volta che un tale sistema ha dimostrato successo.
Il team di ricerca è stato guidato dal Prof. Karl Leo, dal Dr. Hans Kleemann e da Matteo Cucchi.
Hanno presentato un nuovo approccio per la classificazione in tempo reale di biosegnali sani e malati basato su un chip AI biocompatibile. Il team si è affidato a reti di fibre a base di polimeri, che assomigliano strutturalmente al cervello umano. Questi sono ciò che abilita il principio neuromorfico dell’IA del calcolo del serbatoio.
Fibre polimeriche e reti ricorrenti
Quando le fibre polimeriche si formano in una disposizione casuale, si parla di “rete ricorrente” e può elaborare i dati come un cervello umano. Poiché le reti non sono lineari, è possibile amplificare anche variazioni di segnale estremamente piccole. Un esempio di ciò potrebbe essere un battito cardiaco, che i medici spesso faticano a valutare. Compiti come questo possono essere eseguiti facilmente attraverso la rete polimerica grazie alla trasformazione non lineare.
L’intelligenza artificiale ha dimostrato la capacità di distinguere tra battiti cardiaci sani da tre aritmie comuni durante le prove e ha raggiunto un tasso di precisione dell’88%. La rete polimerica consumava anche meno energia di un pacemaker.
Secondo il team, le potenziali applicazioni per un tale sistema di intelligenza artificiale impiantabile includono il monitoraggio delle aritmie cardiache o delle complicanze dopo l’intervento chirurgico. Questi possono quindi essere segnalati sia ai medici che ai pazienti tramite uno smartphone, che consente un’assistenza medica rapida.
Matte Cucchi è un dottorando e primo autore del paper.
“La visione di combinare l’elettronica moderna con la biologia ha fatto molta strada negli ultimi anni con lo sviluppo dei cosiddetti conduttori misti organici”, ha affermato Cucchi. “Finora, tuttavia, i successi sono stati limitati a semplici componenti elettronici come singole sinapsi o sensori. Finora non è stato possibile risolvere compiti complessi. Nella nostra ricerca, abbiamo compiuto un passo cruciale verso la realizzazione di questa visione. Sfruttando la potenza del calcolo neuromorfo, come il calcolo del serbatoio utilizzato qui, siamo riusciti non solo a risolvere compiti di classificazione complessi in tempo reale, ma saremo anche potenzialmente in grado di farlo all’interno del corpo umano. Questo approccio consentirà in futuro di sviluppare ulteriori sistemi intelligenti che possono aiutare a salvare vite umane”.
