AI Stvoren za vojno bipolarno liječenje

Novo istraživanje otkriva da se aplikacija strojnog učenja dizajnirana za vojsku također može koristiti za predviđanje ishoda liječenja bipolarnog poremećaja.

Istraživači sa Sveučilišta Cincinnati (UC) proveli su medicinsko istraživanje koristeći aplikaciju prvotno razvijenu za borbu zrak-zrak. Uspješna upotreba nejasne logike zasnovane na stroju otvara mogućnost korištenja AI ili strojnog učenja za liječenje bolesti.

U studiji su dr. David Fleck, izvanredni profesor na Medicinskom fakultetu UC, i njegovi koautori koristili umjetnu inteligenciju nazvanu "genetski nejasna stabla" kako bi predvidjeli kako će bipolarni pacijenti reagirati na litij.

Bipolarni poremećaj, prikazan u TV emisiji "Domovina" i Oscarom nagrađenoj "Silver Linings Playbook", pogađa čak šest milijuna odraslih u Sjedinjenim Državama ili četiri posto odrasle populacije u određenoj godini.

"U psihijatriji je liječenje bipolarnog poremećaja umjetnost koliko i znanost", rekao je Fleck.

“Pacijenti variraju između razdoblja manije i depresije. Tretmani će se mijenjati tijekom tih razdoblja. Stvarno je teško liječiti ih na odgovarajući način tijekom stadija bolesti. "

U istraživanju su istraživači pronašli najbolji od osam uobičajenih modela koji se trenutno koriste za liječenje bipolarnog poremećaja, predviđajući tko će na terapiju litijem odgovoriti sa 75 posto točnosti.

Za usporedbu, model UC-ovih istraživača razvijen pomoću AI predvidio je kako će pacijenti reagirati na litij 100 posto vremena. Još impresivnije, model UC predvidio je stvarno smanjenje maničnih simptoma nakon tretmana s litijem s 92 posto točnosti.

Ispada da je ista vrsta umjetne inteligencije koja je prošle godine nadmašila pilote zrakoplovstva u simulaciji nakon simulacije u zrakoplovnoj bazi Wright-Patterson podjednako vješta u donošenju korisnih odluka koje mogu pomoći liječnicima u liječenju bolesti.

Nalazi se pojavljuju u časopisuBipolarni poremećaji.

„Ono što ovo pokazuje je da je napor financiran za zrakoplovstvo promjena u polju medicine. I to je sjajno ", rekla je dr. Kelly Cohen, profesorica na UC-ovom fakultetu za inženjerstvo i primijenjenu znanost.

Cohenov doktorand Nicholas Ernest osnivač je tvrtke Psibernetix, Inc., tvrtke za razvoj i savjetovanje u području umjetne inteligencije.

Psibernetix radi na aplikacijama kao što su borba zrak-zrak, cyber sigurnost i prediktivna analitika. Ernestov algoritam nejasne logike u stanju je razvrstati goleme mogućnosti da doslovno u tren oka dođe do najboljih izbora.

"Uobičajeno problemi koje naša AI rješavaju imaju mnogo, mnogo googolplexova mogućih rješenja, efektivno beskonačnih", rekao je koautor studije Ernest.

Njegov je tim razvio genetsku nejasnu logiku nazvanu Alpha koja je sposobna oboriti ljudske pilote u simulacijama, čak i kada je zrakoplov računala namjerno bio hendikepiran sporijom najvećom brzinom i manje spretnim letnim karakteristikama.

Autonomno donošenje odluka u stvarnom vremenu oborilo je umirovljenog pukovnika američkog ratnog zrakoplovstva Genea Leea u svakom angažmanu.

"Činilo se da sam svjestan svojih namjera i da sam odmah reagirao na moje promjene u letu i moje raspoređivanje projektila", rekao je Lee prošle godine. “Znalo je kako pobijediti udarac koji sam izveo. Prema potrebi se odmah kretao između obrambenih i napadnih akcija. "

Američki institut za aeronautiku i astronautiku ove je godine počastio Cohena i Ernesta zbog "napretka i primjene umjetne inteligencije na velike razmjere, značajne i izazovne probleme povezane s zrakoplovom".

Cohen je veći dio svoje karijere proveo radeći s umjetnom inteligencijom koja se temelji na nejasnoj logici u bespilotnim letjelicama. Iskoristio je odmor sa inženjerskog fakulteta kako bi se obratio Medicinskom fakultetu UC s idejom: Što ako bi mogli primijeniti nevjerojatnu prediktivnu snagu nejasne logike na posebno koprivljiv medicinski problem?

Medicina i avionika nemaju puno zajedničkog. No svaki od njih podrazumijeva uređeni postupak - ogromno stablo odluka - kako bi se došlo do najboljih izbora.

Fuzzy logika je sustav koji se ne oslanja na određene definicije već na generalizacije kako bi nadoknadio nesigurnost ili statistički šum. Ta se umjetna inteligencija naziva „genetska nejasna“, jer neprestano pročišćava svoj odgovor izbacujući manje izbore na način analogan genetskim procesima darvinovske prirodne selekcije.

Cohen to uspoređuje s podučavanjem djeteta kako prepoznati stolicu. Nakon što vidi samo nekoliko primjera, svako dijete može prepoznati predmet na kojem ljudi sjede kao stolicu, bez obzira na njegov oblik, veličinu ili boju.

„Za učenje nam nije potrebna velika statistička baza podataka. Smislimo stvari. Činimo nešto slično da oponašamo to nejasnom logikom ”, rekao je Cohen.

Cohen je našao prijemčivu publiku u Flecku, koji je radio s bivšim UC-ovim Centrom za istraživanje slika. Napokon, tko se bolje može nositi s jednim od najtežih problema medicinske znanosti od raketnog znanstvenika? Cohen, zrakoplovni inženjer, ispunio je zadatak.

Ernest je rekao da ljudi ne bi trebali miješati tehnologiju s njezinim primjenama. Algoritam koji je razvio nije osjećajno biće poput zlikovaca u filmskoj franšizi "Terminator", već samo alat, rekao je, premda moćan s naizgled beskrajnim aplikacijama.

Ernestova tvrtka stvorila je EVE, genetski nejasan AI koji se specijalizirao za stvaranje drugih genetičkih nejasnih AI. EVE je osmislio prediktivni model za podatke o pacijentima nazvan LITHium Intelligent Agent ili LITHIA za bipolarnu studiju.

"Ovaj prediktivni model iskorištava snagu neizrazite logike kako bi vam omogućio donošenje utemeljenijih odluka", rekao je Ernest. I za razliku od drugih vrsta umjetne inteligencije, mutna logika može jednostavnim jezikom opisati zašto je odlučila, rekao je.

Istraživači su se udružili s dr. Calebom Adlerom, potpredsjednikom kliničkog istraživanja Odjela za psihijatriju i bihevioralnu neuroznanost UC-a, kako bi ispitali bipolarni poremećaj, uobičajenu, ponavljajuću i često cjeloživotnu bolest. Unatoč rasprostranjenosti poremećaja raspoloženja, njihovi su uzroci slabo razumljivi, rekao je Adler.

"Zaista, to je crna kutija", rekao je Adler. “Dijagnosticiramo nekoga s bipolarnim poremećajem. To je opis njihovih simptoma. Ali to ne znači da svi imaju iste temeljne uzroke. "

Odabir odgovarajućeg tretmana može biti jednako nezgodan.

“Tijekom posljednjih 15 godina došlo je do eksplozije tretmana za maniju. Imamo više mogućnosti. Ali ne znamo tko će na što odgovoriti - rekao je Adler. "Kad bismo mogli predvidjeti tko će bolje reagirati na liječenje, uštedjeli biste vrijeme i posljedice."

Uz odgovarajuću njegu, bipolarni je poremećaj kronična bolest za pacijente čiji se život može normalizirati, rekao je.

UC-ovo novo istraživanje, djelomično financirano potporom Nacionalnog instituta za mentalno zdravlje, identificiralo je 20 pacijenata kojima je litij prepisivan osam tjedana za liječenje manične epizode. Petnaest od 20 pacijenata dobro je reagiralo na liječenje.

Algoritam je koristio analizu dvije vrste pretraga mozga pacijenta, između ostalih podataka, da bi sa 100 posto točnosti predvidio koji su pacijenti dobro reagirali, a koji nisu. A algoritam je također predvidio smanjenje simptoma u osam tjedana, postignuće još impresivnije činjenicom da su za predviđanje korišteni samo objektivni biološki podaci, a ne subjektivna mišljenja iskusnih liječnika.

Izvor: Sveučilište u Cincinnatiju