AI Narejen za vojaško bipolarno zdravljenje

Nova raziskava odkriva, da se lahko aplikacija strojnega učenja, zasnovana za vojsko, uporablja tudi za napovedovanje izidov zdravljenja bipolarne motnje.

Raziskovalci na Univerzi v Cincinnatiju (UC) so izvedli medicinsko študijo z uporabo aplikacije, prvotno razvite za boj zrak-zrak. Uspešna uporaba mehanske mehke logike odpira možnost uporabe umetnega inteligenca ali strojnega učenja za zdravljenje bolezni.

V študiji so dr. David Fleck, izredni profesor na Medicinski fakulteti UC, in njegovi soavtorji z umetno inteligenco, imenovano "genetsko mehka drevesa", napovedovali, kako se bipolarni bolniki odzivajo na litij.

Bipolarna motnja, prikazana v televizijski oddaji "Domovina" in z oskarjem nagrajeni knjigi "Silver Linings Playbook", prizadene kar šest milijonov odraslih v ZDA ali štiri odstotke odrasle populacije v določenem letu.

"V psihiatriji je zdravljenje bipolarne motnje enako umetnost kot znanost," je dejal Fleck.

»Bolniki med obdobji manije in depresije nihajo. V teh obdobjih se bo zdravljenje spremenilo. V fazah bolezni jih je res težko ustrezno zdraviti. "

V študiji so raziskovalci našli najboljšega od osmih pogostih modelov, ki se trenutno uporabljajo za zdravljenje bipolarne motnje, predvideli pa so, kdo se bo na zdravljenje z litijem odzval s 75-odstotno natančnostjo.

Za primerjavo, model, ki so ga raziskovalci UC razvili z uporabo umetne inteligence, je napovedal, kako se bodo bolniki 100-odstotno odzvali na litij. Še bolj impresivno je model UC napovedal dejansko zmanjšanje maničnih simptomov po zdravljenju z litijem z 92-odstotno natančnostjo.

Izkazalo se je, da je enaka umetna inteligenca, ki je lani v simulaciji po simulaciji v letalski bazi Wright-Patterson premočila pilote zračnih sil, enako spretna pri sprejemanju koristnih odločitev, ki lahko zdravnikom pomagajo pri zdravljenju bolezni.

Ugotovitve so objavljene v revijiBipolarne motnje.

»To kaže na to, da je prizadevanje, ki se financira za vesoljsko dejavnost, spremenilo področje medicine. In to je čudovito, «je dejala dr. Kelly Cohen, profesorica na Visoki šoli za tehniko in uporabne znanosti UC.

Cohenov doktorand Nicholas Ernest je ustanovitelj podjetja Psibernetix, Inc., podjetja za razvoj in svetovanje na področju umetne inteligence.

Psibernetix dela na aplikacijah, kot so boj zrak-zrak, kibernetska varnost in napovedna analitika. Ernestov algoritem mehke logike lahko razvrsti ogromne možnosti, da v dobesednem hipu doseže najboljše odločitve.

"Običajno imajo težave, ki jih rešujejo naši umetni inteligenci, veliko, veliko googolplexov možnih rešitev, ki so dejansko neskončne," je dejal soavtor študije Ernest.

Njegova ekipa je razvila genetsko mehko logiko, imenovano Alpha, ki je sposobna v simulacijah sestreliti človeške pilote, tudi če je bilo računalniško letalo namerno prikrajšano s počasnejšo največjo hitrostjo in manj gibčnimi lastnostmi leta.

Avtonomno sprotno odločanje sistema je v vsakem obračunu sestrelilo upokojenega polkovnika ameriških letalskih sil Gene Lee.

"Zdelo se je, da se zavedam svojih namenov in se takoj odzovem na spremembe v letu in razporeditev raket," je lani dejal Lee. »Vedelo je, kako premagati strel, ki sem ga posnel. Po potrebi se je takoj premaknil med obrambne in žaljive akcije. "

Ameriški inštitut za aeronavtiko in astronavtiko je letos počastil Cohena in Ernesta za "napredek in uporabo umetne inteligence za obsežne, smiselne in zahtevne probleme, povezane z vesoljsko tehniko".

Cohen je večino svoje kariere preživel v brezpilotnih letalih z umetno inteligenco na osnovi mehke logike. Z oddihom na fakulteti za inženirstvo se je obrnil na Medicinski kolidž UC z idejo: Kaj pa, če bi lahko uporabili neverjetno napovedno moč mehke logike pri posebej koprivnem medicinskem problemu?

Medicina in letalska elektronika nimata veliko skupnega. Vsak pa zahteva urejen postopek - obsežno drevo odločitev - za dosego najboljše izbire.

Mehka logika je sistem, ki se za izravnavo negotovosti ali statističnega šuma ne opira na posebne definicije, temveč na posplošitve. Ta umetna inteligenca se imenuje "genetska mehka", ker nenehno izpopolnjuje svoj odgovor in izloča manjše izbire na način, analogen genetskim procesom darvinske naravne selekcije.

Cohen to primerja z učenjem otroka, kako prepoznati stol. Po ogledu nekaj primerov lahko vsak otrok prepozna predmet, na katerem sedijo, kot stol, ne glede na njegovo obliko, velikost ali barvo.

»Za učenje ne potrebujemo velike statistične baze podatkov. Stvari ugotovimo. Naredimo nekaj podobnega, da to posnemamo z mehko logiko, «je dejal Cohen.

Cohen je v Flecku našel sprejemljivo občinstvo, ki je sodelovalo z nekdanjim UC-jevim centrom za raziskovanje slik. Konec koncev, kdo se bolje loti ene najtežjih težav medicinske znanosti kot raketni znanstvenik? Cohen, letalski inženir, je opravil nalogo.

Ernest je dejal, da ljudje ne smejo tehnologije povezovati z njenimi aplikacijami. Algoritem, ki ga je razvil, ni čuteče bitje kot zlikovci v filmski franšizi "Terminator", temveč zgolj orodje, čeprav je bilo zmogljivo z na videz neskončnimi aplikacijami.

Ernestovo podjetje je ustvarilo EVE, genetsko mehko umetno inteligenco, ki je specializirano za ustvarjanje drugih genetsko mehkih umetnih inteligenc. EVE je pripravil napovedni model za podatke o pacientih, imenovan LITHium Intelligent Agent ali LITHIA za bipolarno študijo.

"Ta napovedni model izkorišča moč mehke logike, da se lahko odločite bolj premišljeno," je dejal Ernest. V nasprotju z drugimi vrstami umetne inteligence lahko mehka logika v preprostem jeziku opiše, zakaj se je odločila, je dejal.

Raziskovalci so se skupaj z dr. Calebom Adlerjem, podpredsednikom kliničnih raziskav UC oddelka za psihiatrijo in vedenjsko nevroznanost, lotili bipolarne motnje, pogoste, ponavljajoče se in pogosto vseživljenjske bolezni. Kljub razširjenosti motenj razpoloženja so njihovi vzroki slabo razumljeni, je dejal Adler.

"Res je to črna škatla," je dejal Adler. »Nekomu diagnosticiramo bipolarno motnjo. To je opis njihovih simptomov. Toda to ne pomeni, da imajo vsi enake vzroke. "

Izbira ustreznega zdravljenja je lahko enako zapletena.

»V zadnjih 15 letih je prišlo do eksplozije zdravljenja manije. Imamo več možnosti. Toda ne vemo, kdo se bo na kaj odzval, «je dejal Adler. "Če bi lahko predvideli, kdo bi se bolje odzval na zdravljenje, bi prihranili čas in posledice."

Z ustrezno skrbjo je bipolarna motnja obvladljiva kronična bolezen za paciente, katerih življenje se lahko normalizira, je dejal.

Nova študija UC, ki jo je delno financirala donacija Nacionalnega inštituta za duševno zdravje, je identificirala 20 bolnikov, ki so jim osem tednov predpisali litij za zdravljenje manične epizode. Petnajst od 20 bolnikov se je na zdravljenje dobro odzvalo.

Algoritem je med drugim uporabil analizo dveh vrst pregledov možganov pacientov, da je s 100-odstotno natančnostjo napovedal, kateri bolniki so se dobro odzvali in kateri ne. In algoritem je napovedal tudi zmanjšanje simptomov v osmih tednih, kar je še bolj impresivno zaradi dejstva, da so bili za napovedovanje uporabljeni le objektivni biološki podatki in ne subjektivna mnenja izkušenih zdravnikov.

Vir: Univerza v Cincinnatiju