Un equipo de investigadores de la Technische Universität Dresden ha desarrollado una plataforma de IA implantable biocompatible que es capaz de clasificar en tiempo real patrones saludables y patológicos en señales biológicas como los latidos del corazón. La plataforma no necesita supervisión médica para detectar cambios médicos.
La investigación fue publicada en la revista Avances de la ciencia.
El desafío de la IA implantable
Si bien los datos de diagnóstico, como ECG, EEG e imágenes de rayos X, pueden analizarse con aprendizaje automático para detectar enfermedades en una etapa temprana, aún es extremadamente difícil implantar IA en el cuerpo humano. Esta es la razón por la que el nuevo avance de los científicos de la TU Dresden en la Cátedra de Optoelectrónica es tan importante, ya que es la primera vez que un sistema de este tipo ha demostrado tener éxito.
El equipo de investigación estuvo dirigido por el Prof. Karl Leo, el Dr. Hans Kleemann y Matteo Cucchi.
Presentaron un nuevo enfoque para la clasificación en tiempo real de bioseñales sanas y enfermas basado en un chip de IA biocompatible. El equipo se basó en redes de fibra basadas en polímeros, que se asemejan estructuralmente al cerebro humano. Estos son los que permiten el principio de inteligencia artificial neuromórfica de la computación de reservorios.
Fibras Poliméricas y Redes Recurrentes
Cuando las fibras de polímero se forman en un arreglo aleatorio, esto se conoce como una “red recurrente” y puede procesar datos como un cerebro humano. Debido a que las redes no son lineales, incluso los cambios de señal extremadamente pequeños pueden amplificarse. Un ejemplo de esto sería un latido del corazón, que los médicos a menudo luchan por evaluar. Tareas como esta se pueden realizar fácilmente a través de la red de polímeros gracias a la transformación no lineal.
La IA demostró la capacidad de diferenciar entre latidos cardíacos saludables de tres arritmias comunes durante las pruebas y logró una tasa de precisión del 88 %. La red de polímeros también consumía menos energía que un marcapasos.
Según el equipo, las posibles aplicaciones de un sistema de IA implantable de este tipo incluyen la monitorización de arritmias cardíacas o complicaciones después de la cirugía. Estos se pueden informar tanto a los médicos como a los pacientes a través de un teléfono inteligente, lo que permite una asistencia médica rápida.
Matte Cucchi es estudiante de doctorado y primer autor del artículo.
“La visión de combinar la electrónica moderna con la biología ha recorrido un largo camino en los últimos años con el desarrollo de los llamados conductores mixtos orgánicos”, dijo Cucchi. “Hasta ahora, sin embargo, los éxitos se han limitado a componentes electrónicos simples como sensores o sinapsis individuales. Resolver tareas complejas no ha sido posible hasta ahora. En nuestra investigación, ahora hemos dado un paso crucial hacia la realización de esta visión. Al aprovechar el poder de la computación neuromórfica, como la computación de reservorios utilizada aquí, hemos logrado no solo resolver tareas de clasificación complejas en tiempo real, sino que también podremos hacerlo potencialmente dentro del cuerpo humano. Este enfoque permitirá desarrollar más sistemas inteligentes en el futuro que puedan ayudar a salvar vidas humanas”.