AI được tạo ra cho quân đội có thể hỗ trợ điều trị lưỡng cực

Nghiên cứu mới phát hiện ra rằng một ứng dụng học máy được thiết kế cho quân đội cũng có thể được sử dụng để dự đoán kết quả điều trị chứng rối loạn lưỡng cực.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cincinnati (UC) đã tiến hành nghiên cứu y tế bằng cách sử dụng ứng dụng được phát triển ban đầu để chiến đấu không đối không. Việc sử dụng thành công logic mờ dựa trên máy móc sẽ mở ra khả năng sử dụng AI, hoặc máy học, để điều trị bệnh.

Trong nghiên cứu, Tiến sĩ David Fleck, phó giáo sư tại Đại học Y UC, và các đồng tác giả của ông đã sử dụng trí thông minh nhân tạo được gọi là “cây mờ di truyền” để dự đoán cách bệnh nhân lưỡng cực phản ứng với lithium.

Rối loạn lưỡng cực, được mô tả trong chương trình truyền hình "Homeland" và "Silver Linings Playbook" từng đoạt giải Oscar, ảnh hưởng đến sáu triệu người trưởng thành ở Hoa Kỳ hoặc bốn phần trăm dân số trưởng thành trong một năm nhất định.

Fleck nói: “Trong tâm thần học, điều trị chứng rối loạn lưỡng cực cũng là một nghệ thuật giống như một môn khoa học.

“Bệnh nhân dao động giữa các giai đoạn hưng cảm và trầm cảm. Phương pháp điều trị sẽ thay đổi trong những giai đoạn đó. Thực sự rất khó để điều trị chúng một cách thích hợp trong các giai đoạn của bệnh. "

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy mô hình tốt nhất trong số tám mô hình phổ biến được sử dụng để điều trị rối loạn lưỡng cực hiện nay, dự đoán ai sẽ đáp ứng với điều trị bằng lithium với độ chính xác 75%.

Để so sánh, mô hình mà các nhà nghiên cứu UC phát triển bằng cách sử dụng AI đã dự đoán cách bệnh nhân sẽ phản ứng với lithium 100% thời gian. Ấn tượng hơn nữa, mô hình UC đã dự đoán mức giảm thực sự của các triệu chứng hưng cảm sau khi điều trị bằng lithium với độ chính xác 92%.

Nó chỉ ra rằng cùng một loại trí tuệ nhân tạo đã vượt trội các phi công Không quân năm ngoái trong mô phỏng sau khi mô phỏng tại Căn cứ Không quân Wright-Patterson cũng thành thạo không kém trong việc đưa ra các quyết định có lợi có thể giúp các bác sĩ điều trị bệnh.

Các phát hiện xuất hiện trong tạp chíRối loạn lưỡng cực.

“Những gì điều này cho thấy rằng một nỗ lực được tài trợ cho hàng không vũ trụ là một thay đổi cuộc chơi cho lĩnh vực y học. Và điều đó thật tuyệt vời, ”Tiến sĩ Kelly Cohen, một giáo sư tại Đại học Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng UC cho biết.

Nicholas Ernest, tốt nghiệp tiến sĩ của Cohen là người sáng lập công ty Psibernetix, Inc., một công ty tư vấn và phát triển trí tuệ nhân tạo.

Psibernetix đang nghiên cứu các ứng dụng như tác chiến không đối không, an ninh mạng và phân tích dự đoán. Thuật toán logic mờ của Ernest có thể sắp xếp các khả năng lớn để đưa ra các lựa chọn tốt nhất chỉ trong nháy mắt.

Ernest, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Thông thường các vấn đề mà AI của chúng tôi giải quyết có rất nhiều song song về các giải pháp khả thi, hiệu quả là vô hạn.

Nhóm của ông đã phát triển một logic mờ di truyền được gọi là Alpha có khả năng bắn hạ phi công con người trong mô phỏng, ngay cả khi máy bay của máy tính cố tình bị khuyết tật với tốc độ tối đa chậm hơn và đặc điểm bay kém nhanh nhẹn hơn.

Khả năng ra quyết định theo thời gian thực tự động của hệ thống đã bắn hạ Đại tá Không quân Hoa Kỳ đã nghỉ hưu Gene Lee trong mọi cuộc giao tranh.

“Nó dường như nhận thức được ý định của tôi và phản ứng ngay lập tức với những thay đổi trong chuyến bay và việc triển khai tên lửa của tôi,” Lee nói vào năm ngoái. “Nó biết cách đánh bại cú sút mà tôi đang chụp. Nó di chuyển ngay lập tức giữa các hành động phòng thủ và tấn công khi cần thiết. "

Viện Hàng không và Du hành Hoa Kỳ đã vinh danh Cohen và Ernest năm nay vì “sự tiến bộ và ứng dụng trí tuệ nhân tạo vào các vấn đề liên quan đến hàng không vũ trụ quy mô lớn, có ý nghĩa và đầy thách thức”.

Cohen đã dành phần lớn sự nghiệp của mình để làm việc với AI dựa trên logic mờ trong máy bay không người lái. Anh ấy đã sử dụng một kỳ nghỉ phép từ trường cao đẳng kỹ thuật để tiếp cận Đại học Y khoa UC với một ý tưởng: Điều gì sẽ xảy ra nếu họ có thể áp dụng sức mạnh dự đoán tuyệt vời của logic mờ cho một vấn đề y tế đặc biệt mới?

Y học và thiết bị điện tử hàng không có rất ít điểm chung. Nhưng mỗi quy trình đòi hỏi một quy trình có thứ tự - một cây quyết định rộng lớn - để đi đến những lựa chọn tốt nhất.

Logic mờ là một hệ thống không dựa vào các định nghĩa cụ thể mà là các khái niệm tổng quát để bù đắp cho sự không chắc chắn hoặc nhiễu thống kê. Trí thông minh nhân tạo này được gọi là "mờ di truyền" vì nó liên tục tinh chỉnh câu trả lời của mình, đưa ra các lựa chọn ít hơn theo cách tương tự với các quá trình di truyền của chọn lọc tự nhiên Darwin.

Cohen so sánh nó với việc dạy một đứa trẻ cách nhận biết một chiếc ghế. Sau khi chỉ xem một vài ví dụ, bất kỳ đứa trẻ nào cũng có thể xác định được đối tượng mà mọi người đang ngồi như một chiếc ghế, bất kể hình dạng, kích thước hay màu sắc của nó.

“Chúng tôi không yêu cầu một cơ sở dữ liệu thống kê lớn để học. Chúng tôi tìm ra mọi thứ. Chúng tôi làm điều gì đó tương tự như mô phỏng điều đó với logic mờ, ”Cohen nói.

Cohen đã tìm thấy một khán giả dễ tiếp thu ở Fleck, người đang làm việc với Trung tâm Nghiên cứu Hình ảnh cũ của UC. Rốt cuộc, ai giỏi giải quyết một trong những vấn đề khó nhất của khoa học y tế hơn một nhà khoa học tên lửa? Cohen, một kỹ sư hàng không vũ trụ, cảm thấy thích thú với nhiệm vụ này.

Ernest cho biết mọi người không nên nhầm lẫn giữa công nghệ với các ứng dụng của nó. Thuật toán mà anh phát triển không phải là một sinh vật có tri giác như các nhân vật phản diện trong loạt phim “Kẻ hủy diệt” mà chỉ đơn thuần là một công cụ, anh nói, mặc dù một thuật toán mạnh mẽ với các ứng dụng dường như vô tận.

Công ty của Ernest đã tạo ra EVE, một AI mờ di truyền chuyên tạo ra các AI mờ di truyền khác. EVE đã đưa ra một mô hình dự đoán cho dữ liệu bệnh nhân được gọi là LITHium Intelligent Agent hoặc LITHIA cho nghiên cứu lưỡng cực.

Ernest cho biết: “Mô hình dự đoán này khai thác sức mạnh của logic mờ để cho phép bạn đưa ra quyết định sáng suốt hơn. Và không giống như các loại AI khác, logic mờ có thể mô tả bằng ngôn ngữ đơn giản tại sao nó lại đưa ra lựa chọn, ông nói.

Các nhà nghiên cứu đã hợp tác với Tiến sĩ Caleb Adler, Phó chủ tịch Khoa Tâm thần học và Khoa học Thần kinh Hành vi UC, để kiểm tra chứng rối loạn lưỡng cực, một căn bệnh phổ biến, tái phát và thường kéo dài suốt đời. Adler nói, bất chấp sự phổ biến của các rối loạn tâm trạng, nguyên nhân của chúng vẫn chưa được hiểu rõ.

“Thực sự, đó là một hộp đen,” Adler nói. “Chúng tôi chẩn đoán ai đó mắc chứng rối loạn lưỡng cực. Đó là mô tả các triệu chứng của họ. Nhưng điều đó không có nghĩa là mọi người đều có những nguyên nhân cơ bản giống nhau ”.

Lựa chọn phương pháp điều trị thích hợp có thể khó khăn như nhau.

“Trong 15 năm qua đã có sự bùng nổ của các phương pháp điều trị chứng hưng cảm. Chúng tôi có nhiều lựa chọn hơn. Nhưng chúng tôi không biết ai sẽ trả lời điều gì, ”Adler nói. “Nếu chúng tôi có thể dự đoán ai sẽ đáp ứng điều trị tốt hơn, bạn sẽ tiết kiệm được thời gian và hậu quả.”

Ông nói: Với sự chăm sóc thích hợp, rối loạn lưỡng cực là một bệnh mãn tính có thể kiểm soát được đối với những bệnh nhân có cuộc sống trở lại bình thường.

Nghiên cứu mới của UC, được tài trợ một phần bởi khoản tài trợ từ Viện Sức khỏe Tâm thần Quốc gia, đã xác định được 20 bệnh nhân được kê đơn lithium trong 8 tuần để điều trị giai đoạn hưng cảm. 15 trong số 20 bệnh nhân đáp ứng tốt với điều trị.

Thuật toán sử dụng phân tích hai loại quét não của bệnh nhân, cùng với các dữ liệu khác, để dự đoán với độ chính xác 100% bệnh nhân nào phản hồi tốt và bệnh nhân nào không. Và thuật toán cũng dự đoán việc giảm các triệu chứng sau tám tuần, một thành tích thậm chí còn ấn tượng hơn bởi thực tế là chỉ dữ liệu sinh học khách quan được sử dụng để dự đoán thay vì ý kiến ​​chủ quan từ các bác sĩ có kinh nghiệm.

Nguồn: Đại học Cincinnati