Искусственный интеллект обладает слухом и зрением. В качестве примеров можно привести беспилотные автомобили и электронных помощников, таких как Алиса. Теперь к таким преимуществам добавится и обоняние. Ученые совершенствуют систему искусственного интеллекта, способную выявлять различные заболевания по дыханию человека.
Животные и растения способны чувствовать множество веществ в воздухе. Однако у человека обоняние развито не так сильно. Поэтому мы не всегда понимаем, сколько информации можно получить из различных запахов, распространяющихся по воздуху. Искусственный интеллект может изменить эту ситуацию.
Мировые лаборатории десятилетиями используют газовые хроматографические масс-спектрометры, определяющие вещества с очень малой долей в составе воздуха. Это устройство может анализировать состав воздуха и различать тысячи различных молекул, называемых летучими органическими соединениями. Приведенное ниже изображение представляет собой небольшую часть анализа человеческого дыхания.
Каждый пик — фрагмент молекулы. Их структура указывает на наличие определенного вещества. Даже самый маленький пик может иметь большое значение. По сотням летучих органических соединений, присутствующих в дыхании, можно выявить многие виды рака на ранней стадии. Поэтому лаборатории разных стран внедряют практику использования газовых хроматографических масс-спектрометров в медицине. Он может стать инструментом для своевременного выявления различных заболеваний без необходимости инвазивного вмешательства и боли.
К сожалению, этот процесс может занять много времени. Экспертам необходимо проверять и анализировать большие объемы данных. Специалистам приходится тратить много времени на анализ всего лишь одной пробы дыхания из-за огромного количества летучих органических соединений и сложности данных. Кроме того, поскольку ошибки свойственны человеку, возможно непреднамеренное упущение или путаница с каким-либо химическим соединением.
Какова роль искусственного интеллекта в этом процессе?
Группа ученых из Лафбороского университета адаптирует передовые технологии искусственного интеллекта для исследования и анализа химических соединений в человеческом дыхании. Математические модели, работающие по принципу работы мозга, называются «системами глубокого обучения». Ученые разработали такие специализированные системы, способные считывать следы, оставляемые различными запахами.
Группа врачей, медсестер, рентгенологов и медицинских физиков из онкологического центра в Эдинбурге собрала образцы дыхания пациентов, проходящих лечение от рака. Затем эти образцы были проанализированы двумя отдельными группами: химиками и специалистами по компьютерным технологиям.
После того как химики определили ряд соединений, данные для систем глубокого обучения были введены в быстрые компьютеры. Для ускорения вычислений использовались специальные устройства, называемые графическими процессорами. Они могут обрабатывать различные части данных одновременно. Системы глубокого обучения изучали образцы дыхания до тех пор, пока не выявили определенные закономерности.
В первом исследовании основное внимание уделялось идентификации химических веществ, называемых альдегидами. Альдегиды, имеющие характерный запах, часто встречаются у людей, испытывающих сильный стресс и страдающих заболеваниями.
Специально оборудованные компьютеры могут анализировать человеческое дыхание за несколько минут. Ранее специалисты тратили на это несколько часов. Искусственный интеллект удешевил эту работу, а главное — повысил точность анализа. Самое интересное, что возможности этой умной системы растут с увеличением количества исследуемых образцов дыхания и совершенствуются со временем. Этот метод не ограничивается каким-либо одним известным веществом. Системы глубокого обучения могут быть обучены для обнаружения других летучих соединений и широко использоваться в медицине, криминалистике, экологии и других областях.
Если система искусственного интеллекта сможет выявлять признаки, характерные для заболевания, это будет означать, что она также способна ставить диагноз. Однако это может вызвать много споров. Поэтому целесообразно использовать искусственный интеллект как инструмент для обнаружения определенных веществ в составе воздуха, а выводы и принятие решений оставлять за людьми.
Оригинал статьи: theconversation.com