Yapay Zeka ile birleştirilmiş cilt benzeri elektronikler, olası acil sağlık sorunlarını tespit etmek için araştırmacılar tarafından geliştirilmektedir.
çalışma oldu yayınlanan Matter dergisinde yapay zeka ile sağlık verilerinin vücut üzerinde işlenmesi için Kendinden gerilebilir nöromorfik cihazlar başlığıyla.
Esnek, giyilebilir elektronikler giderek daha yaygın hale gelse de, henüz tam potansiyellerini gerçekleştirmediler. Sağlık izleme ve teşhis yapmak için cilde yerleştirilen hassas tıbbi sensörler, yakın gelecekte bu teknoloji ile mümkün olabilir. Her zaman emrinizde son teknoloji bir tıp kurumuna sahip olmak gibi olurdu.
Böyle deri benzeri bir cihaz, ABD Enerji Bakanlığı’nın (DOE) Argonne Ulusal Laboratuvarı ile Chicago Üniversitesi Pritzker Moleküler Mühendisliği Okulu (PME) arasındaki bir projede geliştiriliyor. Projeye liderlik eden kişi, Argonne’nin Nanobilim ve Teknoloji bölümünde ortak bir randevu ile UChicago PME’de yardımcı doçent olan Sihong Wang’dır.
Rutin olarak takılan geleceğin giyilebilir elektronik cihazları, kalp hastalığı, kanser veya multipl skleroz gibi ortaya çıkan olası sağlık sorunlarını, belirgin semptomlar ortaya çıkmadan önce bile potansiyel olarak tespit edebilir. Cihaz, izlenen sağlık verilerinin kişiselleştirilmiş bir analizini yaparken, kablosuz iletim ihtiyacını da en aza indirebilir. Wang, “Aynı sağlık ölçümleri için teşhis, kişinin yaşına, tıbbi geçmişine ve diğer faktörlere bağlı olarak değişebilir.” Dedi. “Sağlık bilgilerinin uzun bir süre boyunca sürekli olarak toplandığı böyle bir teşhis, çok fazla veri gerektirir.”
Böyle bir cihazın, bugün en iyi akıllı saatlerin bile yapabileceğinin çok üzerinde, çok büyük miktarda veri toplaması ve işlemesi gerekir. Ve bu veri işlemeyi çok küçük bir alanda çok düşük güç tüketimi ile yapması gerekecekti.
Ekip, bu ihtiyacı karşılamak için nöromorfik hesaplamayı kullandı. Bu AI teknolojisi, geçmiş veri kümeleri üzerinde eğitim alarak ve deneyimlerden öğrenerek beynin işleyişini taklit eder. Avantajları arasında gerilebilir malzemeyle uyumluluk, daha düşük enerji tüketimi ve diğer AI türlerinden daha hızlı hız yer alır.
Ekibin karşılaştığı diğer büyük zorluk, elektroniği cilt benzeri gerilebilir bir malzemeye entegre etmekti. Herhangi bir elektronik cihazdaki ana malzeme bir yarı iletkendir. Cep telefonlarında ve bilgisayarlarda kullanılan mevcut katı elektroniklerde, bu normalde katı bir silikon çiptir. Gerilebilir elektronikler, yarı iletkenin hala elektriği iletebilen oldukça esnek bir malzeme olmasını gerektirir.
Ekibin cilt benzeri nöromorfik “çipi”, gerilebilir altın nanotel elektrotlarla birleştirilmiş ince bir plastik yarı iletken filmden oluşuyor. Normal boyutunun iki katına kadar gerildiğinde bile, cihazları herhangi bir çatlak oluşmadan planlandığı gibi çalıştı.
Ekip, bir test için bir yapay zeka cihazı oluşturdu ve onu sağlıklı elektrokardiyogram (EKG) sinyallerini sağlık sorunlarını gösteren dört farklı sinyalden ayırt edecek şekilde eğitti. Eğitimden sonra cihaz, EKG sinyallerini doğru bir şekilde tanımlamada yüzde 95’in üzerinde etkili oldu.
Plastik yarı iletken ayrıca Argonne’daki bir DOE Office of Science kullanıcı tesisi olan Advanced Photon Source’ta (APS) ışın hattı 8-ID-E üzerinde analize tabi tutuldu. Yoğun bir X-ışını ışınına maruz kalma, cilt benzeri cihaz malzemesini oluşturan moleküllerin uzunlukları iki katına çıktıktan sonra nasıl yeniden organize olduklarını ortaya çıkardı. Bu sonuçlar, malzeme özelliklerini daha iyi anlamak için moleküler düzeyde bilgi sağladı.
Bir Argonne fizikçisi olan Joe Strzalka, “APS’nin planlanan yükseltmesi, X-ışını ışınlarının parlaklığını 500 kata kadar artıracak” dedi. “Cihaz malzemesini normal çalışma koşulları altında, yüklü parçacıklarla etkileşime girerek ve çevresindeki elektrik potansiyelini değiştirerek incelemeyi dört gözle bekliyoruz. Bir anlık görüntü yerine, malzemenin moleküler seviyedeki yapısal tepkisinin daha çok bir filmini göreceğiz. seviye.” Daha büyük ışın çizgisi parlaklığı ve daha iyi dedektörler, çevresel etkilere yanıt olarak malzemenin ne kadar yumuşak veya sert hale geldiğini ölçmeyi mümkün kılacaktır.
Wang, “Birkaç cephede daha fazla geliştirme gerektirse de, cihazımız bir gün herkesin sağlık durumunu çok daha etkili ve sık bir şekilde alabileceği bir oyun değiştirici olabilir” diye ekledi.
