Jauna mašīnmācīšanās sistēma atklāj gaisa paraugu slimības labāk nekā suņi

Daudzi pētījumi ir parādījuši, ka apmācīti suņi var atklāt dažāda veida slimības,

ieskaitot plaušas, krūtis, olnīcas, urīnceļusurīnpūslis un prostata un, iespējams, COVID-19, tikai pēc smaržas. Dažos gadījumos, piemēram, prostatas vēža gadījumā, suņiem bija 99% iespēja atklāt šo slimību, šņaucot pacientu urīna paraugus.

Bet šādu suņu apmācība prasa laiku.Zinātnieki ir meklējuši veidus, kā kompaktā ierīcē automatizēt suņu deguna un smadzeņu pārsteidzošās ožas spējas. Tagad pētnieku komanda no MIT un citur ir izstrādājusi sistēmu, kas var noteikt ķīmisko un mikrobu saturu gaisa paraugā ar vēl lielāku jutību nekā suņa deguns. Zinātnieki to ir apvienojuši ar mašīnmācīšanās modeli, kas identificē slimību signalizācijas modeļu atšķirīgās iezīmes.

Atklājumi, ko saka pētniekikādu dienu varētu radīt automatizētu smaku noteikšanas sistēmu, kas ir pietiekami maza, lai to varētu iebūvēt mobilajā tālrunī, publicēts žurnālāPLOS ONEKlēras Viesas rakstā no Medical DetectionSuņi Apvienotajā Karalistē. Projektā piedalījās arī pētnieks Andreass Meršins no MIT un 18 citi zinātnieki no Džona Hopkinsa universitātes, Prostatas vēža fonda un vairākiem citiem institūtiem un organizācijām.

Pētījuma dizains suņu ožas pārbaudei.(A) Divi suņi, Florins un Midas, tika izvēlēti dalībai izmēģinājumā. (B) Prezentācijas konteineru attēls. (C) Testa konteineri ir novietoti uz metāla rokas, kas piestiprināta pie karuseļa. (D) Indikāciju salīdzinājums biopsijas negatīvai kontrolei un vēža paraugiem dubultmaskētā pētījumā. Šī tabula rāda, ka no 21 kontroles Florins deva 5 kļūdaini pozitīvus rezultātus, kā rezultātā 76,2% specifiskums, salīdzinot ar 6 viltus pozitīviem rezultātiem no Midas, kā rezultātā 70% specifiskums. Abi suņi pareizi identificēja 5 no 7 mērķparaugiem, nodrošinot jutību 71,4. Kredīts: PLOS ONE, CC-BY 4.0, creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

Pēdējos gados zinātnieki ir uzlabojušiesminiatūra detektoru sistēma, kas ietver zīdītāju ožas receptorus, kas stabilizēti, lai darbotos kā sensori. Datu plūsmas tiek apstrādātas reālā laikā, izmantojot parastā viedtālruņa iespējas. Zinātnieki teica, ka detektori, kas aprīkoti ar moderniem algoritmiem, kas izstrādāti, izmantojot mašīnmācīšanos, potenciāli varētu atklāt agrīnas slimības pazīmes daudz agrāk nekā parastā skrīnings.

Jaunākajos testos komanda pārbaudīja 50 paraugusurīnu no apstiprinātiem prostatas vēža gadījumiem un veselīgu kontroles grupu, izmantojot suņus, kurus apmācījuši un uztur Medicīnas atklāšanas suņi Apvienotajā Karalistē, un miniatūru atklāšanas sistēmu. Pēc tam viņi izmantoja mašīnmācīšanās programmu, lai meklētu paraugu līdzības un atšķirības, kas varētu palīdzēt maņu sistēmai identificēt slimību. Pārbaudot tos pašus paraugus, mākslīgā sistēma spēja saskaņot suņu veiksmes rādītājus, abām metodēm iegūstot vairāk nekā 70%.

Pēc zinātnieku domām, miniatūra noteikšanas sistēmapatiesībā ir 200 reižu jutīgāks par suņa degunu, ņemot vērā tā spēju atklāt un identificēt sīkas dažādu molekulu pēdas. To jau apstiprināja DARPA atļautie kontrolētie testi. Lai pareizi interpretētu molekulas, zinātnieki izmantoja mašīnmācīšanos. Viņu mērķis ir mēģināt atrast smalkus modeļus, ko suņi var secināt no smaržas, bet cilvēki nevar izdomāt, izmantojot ķīmisko analīzi.

Lasīt vairāk

Tika izveidota pirmā precīzā pasaules karte. Kas vainas visiem pārējiem?

Kādi ir bezpilota lidaparāti un kad parādīsies pasažieru gaisa taksometri?

Apskatiet skaistākos Habla attēlus. Ko teleskops ir redzējis 30 gadu laikā?

DARPA — progresīvās attīstības birojsASV Aizsardzības pētniecības projektu departaments ir ASV Aizsardzības departamenta departaments, kas atbild par jaunu tehnoloģiju izstrādi izmantošanai bruņoto spēku interesēs.