Trí tuệ nhân tạo (AI) sẽ thay đổi cơ bản y học và chăm sóc sức khỏe: Dữ liệu chẩn đoán bệnh nhân, từ điện tâm đồ, điện não đồ hoặc ảnh chụp X-quang, có thể được phân tích nhanh chóng với sự trợ giúp của Máy học, nhờ đó bệnh có thể được phát hiện ở giai đoạn rất sớm trên cơ sở những thay đổi nhỏ.
Nhưng việc cấy ghép công nghệ AI vào cơ thể người hiện là một
thách thức kỹ thuật rất lớn. Các nhà khoa học của trường đại học Dresden (TU
Dresden) Liên bang Đức, thuộc khoa Quang điện tử của GS Karl Leo lần đầu tiên thành công phát
triển một chip nền tảng AI cấy ghép tương thích sinh học, có thể phân loại thời
gian thực những dấu hiệu bệnh lý cũng như tình trạng sức khỏe của con người.
Chíp AI tương thích sinh học có thể phát hiện những thay đổi
bệnh lý ngay cả khi không có sự giám sát y tế. Các nhà khoa học công bố Kết quả
nghiên cứu trên Tạp chí Science Advances.
Trong công trình nghiên cứ này, nhóm khoa học do GS Karl
Leo, TS Hans Kleemann và nghiên cứu sinh TS Matteo Cucchi lãnh đạo đã giới thiệu
một phương pháp tiếp cận, phân loại thời gian thực những tín hiệu sinh học khỏe
mạnh và bệnh tật, sử dụng chip AI tương thích sinh học.
Các nhà khoa học sử dụng những mạng sợi quang, chế tạo từ
polymer có cấu trúc giống não người và kích hoạt nguyên tắc thần kinh AI của điện
toán hồ chứa. Sự sắp xếp ngẫu nhiên những sợi polyme hình thành cái gọi là
"mạng lặp lại", cho phép xử lý cơ sở dữ liệu, tương tự như não người.
Tính phi tuyến của những mạng này cho phép khuếch đại ngay cả
những thay đổi tín hiệu nhỏ nhất, như nhịp tim - thường rất khó để các bác sĩ
nhận biết và đánh giá. Nhưng phép biến đổi phi tuyến sử dụng mạng polymer có thể
thực hiện được mà không gặp khó khăn.
Trong các thử nghiệm khác nhau, chip AI có thể phân biệt nhịp
tim khỏe mạnh với ba chứng rối loạn nhịp tim phổ biến, đạt tỷ lệ chính xác 88%.
Trong quá trình này, mạng lưới polymer tiêu thụ năng lượng hơn so với máy tạo
nhịp tim nhân tạo.
Những ứng dụng tiềm năng của các hệ thống AI tương thích
sinh học, có thể cấy ghép rất đa dạng. AI có thể được sử dụng để theo dõi rối
loạn nhịp tim hoặc các biến chứng sau phẫu thuật và thông báo thường xuyên cho
cả bác sĩ và bệnh nhân thông qua điện thoại thông minh, cho phép hỗ trợ y tế
nhanh chóng kịp thời trong tình huống bất thường.
Matteo Cucchi, tác giả của báo cáo khoa học giải thích: “Ý
tưởng kết hợp điện tử hiện đại với sinh học đã vượt qua một chặng đường dài
trong những năm gần đây với sự phát triển được gọi là dây dẫn điện hỗn hợp hữu
cơ”.
"Nhưng cho đến nay, thành công chỉ giới hạn ở các thành
phần điện tử đơn giản như khớp thần kinh riêng lẻ hoặc các cảm biến. Cho đến
lúc này, giải quyết các nhiệm vụ phức tạp hơn vẫn chưa thể thực hiện được. Trong
nghiên cứu của mình, chúng tôi đã thực hiện một bước quan trọng để hiện thực
hóa ý tưởng này”.
Sử dụng sức mạnh của điện
toán thần kinh, như điện toán hồ chứa, các nhà khoa học Đức thành công trong việc
không chỉ giải quyết những nhiệm vụ phân loại tín hiệu phức tạp trong thời gian
thực mà còn có khả năng thực hiện điều này trong cơ thể con người. Phương pháp
tiếp cận này sẽ phát triển những hệ thống cấy ghép tương thích sinh học thông
minh hơn nữa trong tương lai, có thể nhanh chóng phát hiện những dấu hiệu bệnh
tật sớm, kịp thời điều trị để cứu sống con người.