AI vyrobená pro vojenské účely může pomoci bipolární léčbě

Nový výzkum zjišťuje, že aplikace strojového učení určená pro armádu lze také použít k předpovědi výsledků léčby bipolární poruchy.

Vědci z University of Cincinnati (UC) provedli lékařskou studii pomocí aplikace původně vyvinuté pro boj vzduch-vzduch. Úspěšné použití strojové fuzzy logiky otevírá možnost použití AI nebo strojového učení k léčbě nemocí.

Ve studii Dr. David Fleck, docent na UC College of Medicine, a jeho spoluautoři pomocí umělé inteligence zvané „genetické fuzzy stromy“ předpovídali, jak by bipolární pacienti reagovali na lithium.

Bipolární porucha, popsaná v televizní show „Homeland“ a v Oscarem oceněné „Silver Linings Playbook“, postihuje až šest milionů dospělých ve Spojených státech nebo čtyři procenta dospělé populace v daném roce.

"V psychiatrii je léčba bipolární poruchy stejně umění jako věda," řekl Fleck.

"Pacienti kolísají mezi obdobími mánie a deprese." Během těchto období se léčba změní. Je opravdu těžké s nimi vhodně zacházet během stadia nemoci. “

Ve studii vědci našli nejlepší z osmi běžných modelů používaných v současné době k léčbě bipolární poruchy, u kterých se předpokládalo, že budou reagovat na léčbu lithiem s přesností 75 procent.

Pro srovnání, vědci modelu UC vyvinutí pomocí AI předpovídali, jak budou pacienti reagovat na lithium 100 procent času. Ještě působivěji model UC předpověděl skutečné snížení manických příznaků po léčbě lithiem s přesností 92 procent.

Ukazuje se, že stejný druh umělé inteligence, který loni převyšoval piloty letectva v simulaci po simulaci na letecké základně Wright-Patterson, je stejně zběhlý v přijímání prospěšných rozhodnutí, která mohou pomoci lékařům léčit nemoci.

Zjištění se objevují v časopiseBipolární poruchy.

"To ukazuje, že úsilí financované pro letectví a kosmonautiku mění hru v oblasti medicíny." A to je úžasné, “uvedla doktorka Kelly Cohen, profesorka na UC's College of Engineering and Applied Science.

Cohenův doktorand Nicholas Ernest je zakladatelem společnosti Psibernetix, Inc., společnosti pro vývoj a konzultace s umělou inteligencí.

Psibernetix pracuje na aplikacích, jako je boj vzduch-vzduch, kybernetická bezpečnost a prediktivní analýza. Ernestův fuzzy logický algoritmus je schopen roztřídit obrovské možnosti, aby dospěl k nejlepším možnostem doslova mrknutím oka.

"Za normálních okolností mají problémy, které naše AI řeší, mnoho, mnoho googolplexů možných řešení, skutečně nekonečných," řekl spoluautor studie Ernest.

Jeho tým vyvinul genetickou fuzzy logiku nazvanou Alpha schopnou sestřelit lidské piloty v simulacích, i když bylo letadlo počítače záměrně znevýhodněno pomalejší maximální rychlostí a méně svižnými letovými vlastnostmi.

Autonomní rozhodování v reálném čase sestřelilo vysloužilého plukovníka amerického letectva Gena Leeho při každém zapojení.

"Zdálo se, že si je vědom mých záměrů a okamžitě reaguje na mé změny v letu a rozmístění raket," řekl loni Lee. "Věděl, jak porazit výstřel, který jsem pořídil." Okamžitě se pohybovalo mezi obrannými a útočnými akcemi podle potřeby. “

Americký institut pro letectví a astronautiku letos ocenil Cohena a Ernesta za „pokrok a aplikaci umělé inteligence ve velkém měřítku, smysluplných a náročných problémech souvisejících s letectvím“.

Cohen strávil většinu své kariéry prací s umělou inteligencí založenou na fuzzy logice v dronech. Použil volno ze strojírenské školy, aby se obrátil na UC College of Medicine s myšlenkou: Co kdyby mohli použít úžasnou prediktivní sílu fuzzy logiky na obzvláště nechutný zdravotní problém?

Medicína a avionika mají málo společného. Každý ale zahrnuje objednaný proces - obrovský rozhodovací strom - k dosažení nejlepších možností.

Fuzzy logika je systém, který se nespoléhá na konkrétní definice, ale na zobecnění, aby kompenzoval nejistotu nebo statistický šum. Tato umělá inteligence se nazývá „genetická fuzzy“, protože neustále zdokonaluje svou odpověď a vyhazuje menší volby způsobem analogickým genetickým procesům darwinovského přirozeného výběru.

Cohen to srovnává s učením dítěte, jak rozpoznat židli. Po shlédnutí několika příkladů může každé dítě identifikovat objekt, na kterém lidé sedí, jako židli, bez ohledu na jeho tvar, velikost nebo barvu.

"K učení se nepotřebujeme velkou statistickou databázi." Přišli jsme na věci. Děláme něco podobného, ​​abychom to napodobili fuzzy logikou, “řekl Cohen.

Cohen našel vnímavé publikum ve Flecku, který pracoval s bývalým Centrem pro výzkum zobrazování UC. Koneckonců, kdo by se měl lépe vypořádat s jedním z nejtěžších problémů lékařské vědy než raketový vědec? Cohen, letecký inženýr, úkol splnil.

Ernest uvedl, že lidé by neměli spojovat technologii s jejími aplikacemi. Algoritmus, který vyvinul, není vnímající bytostí jako darebáci ve franšíze filmu „Terminátor“, ale pouze nástroj, řekl, i když je to mocný nástroj se zdánlivě nekonečnými aplikacemi.

Společnost Ernest vytvořila EVE, genetickou fuzzy AI, která se specializuje na tvorbu dalších geneticky fuzzy AI. EVE přišla s prediktivním modelem pro údaje o pacientech zvaným LITHium Intelligent Agent nebo LITHIA pro bipolární studii.

"Tento prediktivní model proniká do síly fuzzy logiky a umožňuje vám učinit informovanější rozhodnutí," řekl Ernest. A na rozdíl od jiných typů AI může fuzzy logika jednoduchým jazykem popsat, proč se rozhodla, řekl.

Vědci se spojili s Dr. Calebem Adlerem, místopředsedou klinického výzkumu UC Department of Psychiatry and Behavioral Neuroscience, aby zkoumali bipolární poruchu, běžnou, opakující se a často celoživotní nemoc. Navzdory prevalenci poruch nálady jsou jejich příčiny špatně pochopeny, řekl Adler.

"Opravdu, je to černá skříňka," řekl Adler. "Diagnostikujeme někoho s bipolární poruchou." To je popis jejich příznaků. To ale neznamená, že každý má stejné základní příčiny. “

Výběr vhodné léčby může být stejně obtížný.

"Za posledních 15 let došlo k explozi léčby mánie." Máme více možností. Ale nevíme, kdo na co bude reagovat, “řekl Adler. "Kdybychom mohli předpovědět, kdo bude lépe reagovat na léčbu, ušetřil bys čas a následky."

S náležitou péčí je bipolární porucha zvládnutelným chronickým onemocněním pro pacienty, jejichž život se může vrátit k normálu, řekl.

Nová studie UC, financovaná částečně z grantu od Národního institutu duševního zdraví, identifikovala 20 pacientů, kterým byl předepsán lithium na osm týdnů k léčbě manické epizody. Patnáct z 20 pacientů na léčbu reagovalo dobře.

Algoritmus mimo jiné pomocí analýzy dvou typů skenů mozku pacientů předpověděl se stoprocentní přesností, kteří pacienti reagovali dobře a které ne. Algoritmus také předpověděl snížení symptomů v osmi týdnech, což je ještě působivější skutečnost, že pro predikci byly použity pouze objektivní biologická data, nikoli subjektivní názory zkušených lékařů.

Zdroj: University of Cincinnati