L’Impianto con AI nell’organismo cambierà radicalmente la medicina e l’assistenza sanitaria: i dati diagnostici dei pazienti, ad esempio da ECG, EEG o immagini a raggi X, potranno essere analizzati con l’aiuto dell’apprendimento automatico, in modo che le diverse patologie possano essere rilevate in una fase molto precoce sulla base di sottili cambiamenti. Tuttavia, l’impianto con AI all’interno del corpo umano è ancora una grande sfida tecnica.
Gli scienziati della TU Dresden presso la cattedra di optoelettronica sono riusciti per la prima volta a sviluppare una piattaforma di intelligenza artificiale impiantabile biocompatibile che classifica in tempo reale i modelli sani e patologici nei segnali biologici come i battiti cardiaci e rileva i cambiamenti patologici anche senza controllo medico.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Science Advances .
Impianto con AI nel corpo umano: ecco come funziona
Grazie a questa ricerca, il team di studio capitabato dal Prof. Karl Leo, dal Dr. Hans Kleemann e da Matteo Cucchi, è stato evidenziato un approccio per la classificazione in tempo reale di biosegnali sani e malati basato su un chip AI biocompatibile. Gli sviluppatori si sono serviti di reti di fibre polimeriche che assomigliano strutturalmente al cervello umano e consentono il principio neuromorfico dell’intelligenza artificiale del calcolo del serbatoio.
La disposizione casuale delle fibre polimeriche forma una cosiddetta “rete ricorrente“, che permette di elaborare i dati, analogamente al cervello umano. La non linearità di queste reti consente di amplificare anche le più piccole variazioni di segnale, che, ad esempio, nel caso del battito cardiaco, sono spesso difficili da valutare per i medici. Tuttavia, la trasformazione non lineare che utilizza la rete polimerica lo rende possibile senza problemi.
Durante gli esperimenti, l’impiantato con AI ha dimostrato di essere capace di distinguere tra battiti cardiaci sani da tre aritmie comuni con un tasso di precisione dell’88%. Nel processo, la rete polimerica ha consumato meno energia di un pacemaker. Le potenziali applicazioni per i sistemi di intelligenza artificiale impiantabili sono molteplici: ad esempio, potrebbero essere utilizzati per monitorare aritmie cardiache o complicanze dopo un intervento chirurgico e segnalarle a medici e pazienti tramite smartphone, consentendo una rapida assistenza medica.
“La visione di combinare l’elettronica moderna con la biologia ha fatto molta strada negli ultimi anni con lo sviluppo dei cosiddetti conduttori misti organici“, spiega Matteo Cucchi, Ph.D. studente e primo autore del saggio.
“Finora, tuttavia, i successi sono stati limitati a semplici componenti elettronici come singole sinapsi o sensori. Ad oggi non è stato possibile risolvere compiti complessi. Nella nostra ricerca, abbiamo compiuto un passo cruciale verso la realizzazione di questa visione. Sfruttando il potenza del calcolo neuromorfico, come il calcolo del serbatoio utilizzato qui, siamo riusciti non solo a risolvere compiti di classificazione complessi in tempo reale, ma saremo anche potenzialmente in grado di farlo all’interno del corpo umano. Questo approccio consentirà in futuro di sviluppare ulteriori sistemi intelligenti che possono aiutare a salvare vite umane”, ha concluso lo scienziato.
