AI đang có được cảm giác về mùi có thể phát hiện bệnh trong hơi thở của con người

AI đang có được cảm giác về mùi có thể phát hiện bệnh trong hơi thở của con ngườiAI sẽ có thể phân tích các hợp chất trong hơi thở của bạn. James Gathany

Trí tuệ nhân tạo (AI) được biết đến nhiều nhất nhờ khả năng nhìn (như trong xe không người lái) và lắng nghe (như trong Alexa và các trợ lý gia đình khác). Từ bây giờ, nó cũng có thể ngửi thấy. Các đồng nghiệp của tôi và tôi đang phát triển một hệ thống AI có thể ngửi thấy hơi thở của con người và học cách xác định một loạt các chất tiết lộ bệnh tật mà chúng ta có thể thở ra.

Khứu giác được sử dụng bởi động vật và thậm chí cả thực vật để xác định hàng trăm chất khác nhau trôi nổi trong không khí. Nhưng so với các loài động vật khác, khứu giác của con người kém phát triển hơn và chắc chắn không được sử dụng để thực hiện các hoạt động hàng ngày. Vì lý do này, con người không đặc biệt nhận thức được sự phong phú của thông tin có thể được truyền qua không khí và có thể được nhận biết bởi một hệ thống khứu giác rất nhạy cảm. AI có thể sắp sửa thay đổi điều đó.

Trong một vài thập kỷ, các phòng thí nghiệm trên khắp thế giới đã có thể sử dụng máy móc để phát hiện một lượng rất nhỏ các chất trong không khí. Những cái máy đó, gọi là sắc ký khí khối phổ kế hoặc GC-MS, có thể phân tích không khí để khám phá hàng ngàn phân tử khác nhau được gọi là hợp chất hữu cơ dễ bay hơi.

Trong máy GC-MS, mỗi hợp chất trong một mẫu không khí trước tiên được tách ra và sau đó được nghiền thành các mảnh, tạo ra một dấu vân tay đặc biệt từ đó các hợp chất có thể được nhận ra. Hình ảnh dưới đây là hình ảnh của một phần nhỏ dữ liệu từ phân tích mẫu hơi thở.

Mỗi đỉnh đại diện cho một mảnh của một phân tử. Các mô hình đặc biệt của các đỉnh như vậy cho thấy sự hiện diện của các chất riêng biệt. Thường thì ngay cả đỉnh nhỏ nhất cũng có thể rất quan trọng. Trong số hàng trăm hợp chất có trong hơi thở của con người, một vài trong số chúng có thể tiết lộ sự hiện diện của các loại ung thư khác nhau, ngay cả ở giai đoạn đầu. Do đó, các phòng thí nghiệm trên khắp thế giới đang thử nghiệm với GC-MS như một công cụ chẩn đoán không xâm lấn để xác định nhiều bệnh, không đau và kịp thời.

Thật không may, quá trình này có thể rất tốn thời gian. Một lượng lớn dữ liệu cần phải được kiểm tra và phân tích thủ công bởi các chuyên gia. Lượng hợp chất tuyệt đối và độ phức tạp của dữ liệu có nghĩa là ngay cả các chuyên gia cũng mất nhiều thời gian để phân tích một mẫu. Con người cũng dễ bị lỗi, có thể bỏ lỡ một hợp chất hoặc nhầm lẫn một hợp chất này với một hợp chất khác.

Trí tuệ nhân tạo có thể giúp như thế nào

Là một phần của Đại học Loughborough nhóm khoa học dữ liệu, các đồng nghiệp của tôi và tôi đang điều chỉnh công nghệ trí tuệ nhân tạo mới nhất để nhận thức và tìm hiểu một loại dữ liệu khác: các hợp chất hóa học trong các mẫu hơi thở. Các mô hình toán học lấy cảm hứng từ bộ não, được gọi là mạng lưới học tập sâu, được thiết kế đặc biệt để có thể đọc được những dấu vết của mùi hôi.


Nhận thông tin mới nhất từ ​​Nội tâm


Một nhóm các bác sĩ, y tá, bác sĩ X quang và các nhà vật lý y tế tại Trung tâm Ung thư Edinburgh thu thập các mẫu hơi thở từ những người tham gia điều trị ung thư. Các mẫu sau đó được phân tích bởi hai nhóm các nhà hóa học và nhà khoa học máy tính.

Sau khi một số hợp chất được xác định bằng tay bởi các nhà hóa học, máy tính nhanh đã được cung cấp dữ liệu để đào tạo mạng lưới học tập sâu. Việc tính toán được tăng tốc bởi các thiết bị đặc biệt, được gọi là GPU, có thể xử lý nhiều mẩu thông tin khác nhau cùng một lúc. Các mạng học sâu đã học được nhiều hơn và nhiều hơn từ mỗi mẫu hơi thở cho đến khi họ có thể nhận ra các mẫu cụ thể tiết lộ các hợp chất cụ thể trong hơi thở.

Trong nghiên cứu đầu tiên này, trọng tâm là nhận ra một nhóm hóa chất, gọi là aldehyd, thường liên quan đến nước hoa nhưng cũng có tình trạng căng thẳng và bệnh tật của con người.

Các máy tính được trang bị công nghệ này chỉ mất vài phút để tự động phân tích một mẫu hơi thở mà trước đây phải mất hàng giờ bởi một chuyên gia về con người. Thực tế, AI đang làm cho toàn bộ quá trình trở nên rẻ hơn - nhưng trên hết nó đang làm cho nó trở nên đáng tin cậy hơn. Thậm chí thú vị hơn, phần mềm thông minh này thu nhận kiến ​​thức và cải thiện theo thời gian khi nó phân tích nhiều mẫu hơn. Kết quả là, phương pháp không bị hạn chế đối với bất kỳ chất cụ thể nào. Sử dụng kỹ thuật này, các hệ thống học tập sâu có thể được đào tạo để phát hiện một lượng nhỏ các hợp chất dễ bay hơi với các ứng dụng rộng rãi trong y học, pháp y, phân tích môi trường và các loại khác.

ConversationNếu một hệ thống AI có thể phát hiện các dấu hiệu bệnh, thì cũng có thể chẩn đoán liệu chúng ta có bị bệnh hay không. Điều này có một tiềm năng lớn, nhưng nó cũng có thể gây tranh cãi. Chúng tôi chỉ đơn giản đề xuất rằng AI có thể được sử dụng như một công cụ để phát hiện các chất trong không khí. Nó không nhất thiết phải chẩn đoán hoặc đưa ra quyết định. Các kết luận và quyết định cuối cùng được để lại cho chúng tôi.

Giới thiệu về Tác giả

Andrea Soltoggio, Giảng viên, Đại học Loughborough

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

{amazonWS: searchindex = Books; Keywords = chế độ ăn uống lành mạnh; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

theo dõi Nội bộ trên

facebook-iconbiểu tượng twitterbiểu tượng rss

Nhận tin mới nhất qua email

{Emailcloak = off}

ĐỌC MOST

TỪ BÀI VIẾT

Tại sao Donald Trump có thể trở thành kẻ thua cuộc lớn nhất trong lịch sử
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Cập nhật ngày 2 tháng 20020 năm 2 - Toàn bộ đại dịch coronavirus này đang tiêu tốn cả gia tài, có thể là 3 hoặc 4 hoặc XNUMX vận may, tất cả đều có kích thước không xác định. Ồ vâng, và, hàng trăm ngàn, có thể một triệu người sẽ chết
Mắt xanh vs Mắt nâu: Cách phân biệt chủng tộc
by Marie T. Russell, Nội tâm
Trong tập Oprah Show năm 1992 này, nhà hoạt động và nhà giáo dục chống phân biệt chủng tộc từng đoạt giải thưởng Jane Elliott đã dạy cho khán giả một bài học khó khăn về phân biệt chủng tộc bằng cách chứng minh sự dễ dàng trong việc học định kiến.
Một sự thay đổi sẽ đến ...
by Marie T. Russell, Nội tâm
(30 tháng 2020 năm XNUMX) Khi tôi xem tin tức về các sự kiện ở Philadephia và các thành phố khác trong nước, trái tim tôi đau nhói vì những gì đang diễn ra. Tôi biết rằng đây là một phần của sự thay đổi lớn hơn đang diễn ra
Một bài hát có thể nâng đỡ trái tim và tâm hồn
by Marie T. Russell, Nội tâm
Tôi có một số cách mà tôi sử dụng để xóa bóng tối khỏi tâm trí khi tôi thấy nó đã len lỏi vào. Một là làm vườn, hoặc dành thời gian trong tự nhiên. Cái khác là im lặng. Một cách khác là đọc. Và một trong những đó
Linh vật cho đại dịch và bài hát chủ đề về cách ly và cách ly xã hội
by Marie T. Russell, Nội tâm
Gần đây tôi đã bắt gặp một bài hát và khi tôi nghe lời bài hát, tôi nghĩ rằng nó sẽ là một bài hát hoàn hảo như là một "bài hát chủ đề" cho những thời điểm cô lập xã hội. (Lời bài hát bên dưới video.)