AI creat pentru militare poate ajuta tratamentul bipolar

Noi cercetări descoperă că o aplicație de învățare automată concepută pentru armată poate fi, de asemenea, utilizată pentru a prezice rezultatele tratamentului pentru tulburarea bipolară.

Cercetătorii de la Universitatea din Cincinnati (UC) au efectuat studiul medical folosind aplicația dezvoltată inițial pentru lupta aer-aer. Utilizarea cu succes a logicii fuzzy bazate pe mașini deschide posibilitatea utilizării AI sau a învățării automate pentru tratarea bolilor.

În cadrul studiului, Dr. David Fleck, profesor asociat la Colegiul de Medicină UC, și co-autorii săi au folosit inteligența artificială numită „copaci genetici fuzzy” pentru a prezice modul în care pacienții bipolari ar răspunde la litiu.

Tulburarea bipolară, descrisă în emisiunea TV „Homeland” și în „Silver Linings Playbook”, premiată cu Oscar, afectează până la șase milioane de adulți din Statele Unite sau patru la sută din populația adultă într-un an dat.

„În psihiatrie, tratamentul tulburării bipolare este la fel de mult o artă ca o știință”, a spus Fleck.

Pacientii fluctueaza intre perioadele de manie si depresie. Tratamentele se vor schimba în aceste perioade. Este foarte dificil să le tratezi în mod corespunzător în timpul etapelor bolii. "

În cadrul studiului, cercetătorii au descoperit cel mai bun dintre cele opt modele comune utilizate în prezent pentru tratarea tulburării bipolare, care au prezis cine va răspunde la tratamentul cu litiu cu o precizie de 75%.

Prin comparație, cercetătorii modelului UC dezvoltat folosind AI au prezis modul în care pacienții vor răspunde la litiu 100% din timp. Chiar mai impresionant, modelul UC a prezis reducerea efectivă a simptomelor maniacale după tratamentul cu litiu cu o precizie de 92%.

Se pare că același tip de inteligență artificială care a depășit anul trecut piloții Forțelor Aeriene în simulări după simulare la baza aeriană Wright-Patterson este la fel de abil în luarea deciziilor benefice care pot ajuta medicii să trateze bolile.

Descoperirile apar în jurnalTulburări bipolare.

„Ceea ce arată acest lucru este că un efort finanțat pentru industria aerospațială este un schimbător de jocuri în domeniul medicinei. Și este minunat ”, a spus dr. Kelly Cohen, profesor la Colegiul de Inginerie și Științe Aplicate al UC.

Nicholas Ernest, doctorand al lui Cohen, este fondatorul companiei Psibernetix, Inc., o companie de consultanță și dezvoltare a inteligenței artificiale.

Psibernetix lucrează la aplicații precum lupta aer-aer, securitatea cibernetică și analiza predictivă. Algoritmul de logică fuzzy al lui Ernest este capabil să sorteze posibilități vaste pentru a ajunge la cele mai bune alegeri într-un clipit.

„În mod normal, problemele rezolvate de AI au multe, multe googolplexuri de soluții posibile, efectiv infinite”, a spus co-autorul studiului, Ernest.

Echipa sa a dezvoltat o logică genetică fuzzy numită Alpha capabilă să doboare piloții umani în simulări, chiar și atunci când avionul computerului a fost în mod intenționat handicapat cu o viteză maximă mai lentă și caracteristici de zbor mai puțin agile.

Procesul autonom de luare a deciziilor în timp real a dărâmat colegiul de forță aeriană american retras, Gene Lee, în fiecare angajament.

"Părea să fie conștient de intențiile mele și să reacționeze instantaneu la schimbările mele de zbor și la lansarea rachetelor mele", a spus Lee anul trecut. „Știa cum să înfrâng lovitura pe care o făceam. S-a deplasat instantaneu între acțiunile defensive și ofensive, după cum este necesar. ”

Institutul American de Aeronautică și Astronautică i-a onorat pe Cohen și Ernest în acest an pentru „avansarea și aplicarea inteligenței artificiale la scară largă, semnificative și provocatoare legate de problemele legate de industria aerospațială”.

Cohen și-a petrecut o mare parte din carieră lucrând cu AI bazate pe logică fuzzy în drone. El a folosit un sabatic de la colegiul de ingineri pentru a aborda Colegiul de Medicină UC cu o idee: Ce se întâmplă dacă ar putea aplica puterea predictivă uimitoare a logicii fuzzy la o problemă medicală deosebit de urâtă?

Medicina și avionica au puțin în comun. Dar fiecare presupune un proces ordonat - un vast arbore de decizie - pentru a ajunge la cele mai bune alegeri.

Logica fuzzy este un sistem care nu se bazează pe definiții specifice, ci pe generalizări pentru a compensa incertitudinea sau zgomotul statistic. Această inteligență artificială este numită „fuzzy genetic”, deoarece își rafină în mod constant răspunsul, aruncând alegerile mai mici într-un mod analog proceselor genetice ale selecției naturale darwiniene.

Cohen îl compară cu învățarea unui copil cum să recunoască un scaun. După ce a văzut doar câteva exemple, orice copil poate identifica obiectul în care oamenii stau ca un scaun, indiferent de forma, dimensiunea sau culoarea acestuia.

„Nu avem nevoie de o bază de date statistică mare pentru a învăța. Ne dăm seama de lucruri. Facem ceva similar pentru a imita acest lucru cu o logică neclară ”, a spus Cohen.

Cohen a găsit un public receptiv în Fleck, care lucra cu fostul Center for Imaging Research al UC. La urma urmei, cine mai bine să abordeze una dintre cele mai grele probleme ale științei medicale decât un om de știință cu rachete? Cohen, inginer aerospațial, s-a simțit la îndemână.

Ernest a spus că oamenii nu ar trebui să combine tehnologia cu aplicațiile sale. Algoritmul pe care l-a dezvoltat nu este o ființă simțitoare ca ticăloșii din franciza filmului „Terminator”, ci doar un instrument, a spus el, deși unul puternic cu aplicații aparent nesfârșite.

Compania lui Ernest a creat EVE, o IA fuzzy genetică specializată în crearea altor AI genetice fuzzy. EVE a venit cu un model predictiv pentru datele pacienților numit LITHium Intelligent Agent sau LITHIA pentru studiul bipolar.

„Acest model predictiv atinge puterea logicii fuzzy pentru a vă permite să luați o decizie mai informată”, a spus Ernest. Și spre deosebire de alte tipuri de IA, logica fuzzy poate descrie într-un limbaj simplu de ce și-a făcut alegerile, a spus el.

Cercetătorii au făcut echipă cu dr. Caleb Adler, vicepreședintele cercetării clinice al Departamentului de Psihiatrie și Neuroștiințe Comportamentale al UC, pentru a examina tulburarea bipolară, o boală frecventă, recurentă și adesea de-a lungul vieții. În ciuda prevalenței tulburărilor de dispoziție, cauzele lor sunt slab înțelese, a spus Adler.

„Într-adevăr, este o cutie neagră”, a spus Adler. „Diagnosticăm pe cineva cu tulburare bipolară. Aceasta este o descriere a simptomelor lor. Dar asta nu înseamnă că toată lumea are aceleași cauze de bază ".

Selectarea tratamentului adecvat poate fi la fel de dificilă.

„În ultimii 15 ani a existat o explozie de tratamente pentru manie. Avem mai multe opțiuni. Dar nu știm cine va răspunde la ce ”, a spus Adler. "Dacă am putea prezice cine ar răspunde mai bine la tratament, ați economisi timp și consecințe."

Cu o îngrijire adecvată, tulburarea bipolară este o boală cronică gestionabilă pentru pacienții a căror viață poate reveni la normal, a spus el.

Noul studiu al UC, finanțat parțial printr-o subvenție de la Institutul Național de Sănătate Mentală, a identificat 20 de pacienți cărora li s-a prescris litiu timp de opt săptămâni pentru a trata un episod maniacal. Cincisprezece din cei 20 de pacienți au răspuns bine la tratament.

Algoritmul a folosit o analiză a două tipuri de scanări ale creierului pacientului, printre alte date, pentru a prezice cu o precizie de 100% care pacienți au răspuns bine și care nu. Și algoritmul a prezis, de asemenea, reducerea simptomelor la opt săptămâni, realizare făcută și mai impresionantă de faptul că doar datele biologice obiective au fost folosite pentru predicție, mai degrabă decât opiniile subiective ale medicilor experimentați.

Sursa: Universitatea din Cincinnati