Lekár priamo na koži: Vedci vyvinuli elastický AI čip, ktorý analyzuje zdravie za milisekundy

Nositeľná elektronika, ako sú inteligentné hodinky, prežíva obrovský boom, no stále naráža na jedno zásadné obmedzenie. Všetky zozbierané dáta o vašom srdcovom tepe či okysličení krvi musia posielať na vzdialené servery, kde prebieha ich analýza.

Tento proces však vytvára nebezpečné zdržanie, ktoré môže v kritických situáciách rozhodovať o živote a smrti. Ako informoval portál Tech Xplore, výskumníci z University of Chicago vyvinuli prelomovú technológiu, ktorá tento problém rieši raz a navždy. Ide o elastickú „kožnú“ náplasť poháňanú umelou inteligenciou, ktorá dokáže analyzovať zdravotné údaje priamo na ľudskom tele v priebehu niekoľkých milisekúnd.

Tento nový typ bio-kompatibilného počítača funguje nezávisle od bezdrôtového pripojenia či cloudu. Vývoj realizovali odborníci z Pritzkerovej školy molekulárneho inžinierstva v spolupráci s národným laboratóriom Argonne. Základom celého úspechu bolo navrhnutie nového výrobného procesu, ktorý umožňuje tlačiť organické elektrochemické tranzistory priamo na ohybné a naťahovacie povrchy.

Predstavte si situáciu, kedy u pacienta nastane komorová fibrilácia – mimoriadne nebezpečná srdcová arytmia. Bežné inteligentné hodinky síce anomáliu zaznamenajú, no kým dáta prejdú do telefónu, na server a späť, ubehne príliš veľa drahocenného času. Nová náplasť však vďaka integrovaným algoritmom strojového učenia reaguje okamžite priamo na mieste.

Výskumníci museli vyriešiť obrovskú technologickú výzvu spojenú s fyzikálnym správaním materiálov. Organické elektrochemické tranzistory totiž spracúvajú informácie pomocou elektrického prúdu a pohybu iónov cez gélový elektrolyt. Tento gél sa však v minulosti správal nestabilne a pri ohýbaní spôsoboval skraty v susedných obvodoch.

Tím pod vedením profesora Sihonga Wanga vyvinul nový typ polymérneho gélu, ktorý po vystavení ultrafialovému svetlu stvrdne do mimoriadne presnej štruktúry. Vďaka tomuto postupu dokážu vedci na jeden štvorcový centimeter vtesnať až 10 000 tranzistorov. Vzniká tak vysoko hustá, ohybná neurónová sieť, ktorá napodobňuje fungovanie ľudského mozgu a má vlastnú stabilnú pamäť.

Účinnosť nového čipu potvrdili aj reálne testy na ľudských srdcových dátach od darcov. Ohybná náplasť dokázala lokalizovať abnormálne elektrické vlny v srdci s neuveriteľnou presnosťou až 99,6 %. Fascinujúce je, že táto úspešnosť neklesla ani v momente, keď bola samotná náplasť natiahnutá na 1,5-násobok svojej pôvodnej dĺžky.

V ďalšom experimente vedci nahrali do ohybného čipu neurónovú sieť určenú na analýzu celkového kardiovaskulárneho rizika. Zariadenie kombinovalo údaje o cholesterole, cukre v krvi, maximálnom tepe a EKG krivkách. Výsledkom bolo stanovenie rizika infarktu s presnosťou 83,5 %, čo otvára dvere preventívnej medicíne novej generácie.

Z pohľadu európskeho trhu a prísnej regulácie ochrany osobných údajov (GDPR) predstavuje táto technológia obrovský krok vpred. Keďže citlivé medicínske dáta neopúšťajú telo pacienta a neputujú na žiadne servery tretích strán, riziko kybernetického útoku či úniku informácií je prakticky nulové. Slovenskí pacienti by tak v budúcnosti mohli získať prístup k ultra-bezpečnej diagnostike, ktorá plne rešpektuje európske štandardy ochrany súkromia.

Budúcnosť zdravotnej starostlivosti bez káblov

Tento prístup k decentralizovanému spracovaniu dát, označovaný aj ako edge computing, predstavuje budúcnosť osobného zdravotníctva. Okrem kardiológie by sa podobné náplasti dali využiť napríklad pri monitorovaní neurologických pacientov či diabetikov. Ich najväčšou výhodou je pohodlie, keďže pacient takmer vôbec nevníma, že na sebe nejakú elektroniku nosí.

Tím vedcov sa teraz zameriava na integráciu bezdrôtových modulov a ešte citlivejších senzorov. Cieľom je vytvoriť ucelenú, kompletne prepojenú zdravotnú platformu, ktorú bude človek nosiť ako druhú kožu. Tento „osobný lekár“ prilepený na tele by tak mohol v reálnom čase monitorovať, vyhodnocovať a dokonca aj priamo liečiť začínajúce zdravotné komplikácie bez akéhokoľvek zdržania.

Čítajte viac z kategórie: Umelá inteligencia / AI