AI Mengakuisisi Rasa Bau Yang Dapat Mendeteksi Penyakit Pada Nafas Manusia

AI Mengakuisisi Rasa Bau Yang Dapat Mendeteksi Penyakit Pada Nafas ManusiaAI akan dapat menganalisis senyawa dalam napas Anda. James Gathany

Kecerdasan buatan (AI) paling dikenal karena kemampuannya untuk melihat (seperti dalam mobil driverless) dan dengarkan (seperti dalam Alexa dan asisten rumah lainnya). Mulai sekarang, itu mungkin juga tercium. Rekan-rekan saya dan saya sedang mengembangkan sistem AI yang dapat mencium bau nafas manusia dan belajar bagaimana mengidentifikasi berbagai zat yang mengungkapkan penyakit yang mungkin kita hirup.

Indera penciuman digunakan oleh hewan dan bahkan tanaman untuk mengidentifikasi ratusan zat berbeda yang melayang di udara. Tetapi dibandingkan dengan hewan lain, indera penciuman manusia jauh kurang berkembang dan tentu saja tidak digunakan untuk melakukan kegiatan sehari-hari. Untuk alasan ini, manusia tidak terlalu sadar akan kekayaan informasi yang dapat ditularkan melalui udara, dan dapat dirasakan oleh sistem penciuman yang sangat sensitif. AI mungkin akan mengubahnya.

Selama beberapa dekade, laboratorium di seluruh dunia telah mampu menggunakan mesin untuk mendeteksi sejumlah kecil zat di udara. Mesin-mesin itu, yang disebut spektrometer massa kromatografi gas atau GC-MS, Dapat menganalisis udara untuk menemukan ribuan molekul berbeda yang dikenal sebagai senyawa organik yang mudah menguap.

Dalam mesin GC-MS, setiap senyawa dalam sampel udara pertama-tama dipisahkan dan kemudian dihancurkan menjadi serpihan-serpihan, menciptakan sidik jari yang khas dari senyawa mana yang dapat dikenali. Gambar di bawah ini adalah visualisasi sebagian kecil data dari analisis sampel napas.

Setiap puncak mewakili sebuah fragmen dari sebuah molekul. Pola-pola khusus dari puncak semacam itu mengungkapkan keberadaan zat-zat yang berbeda. Seringkali bahkan puncak terkecil pun bisa menjadi sangat penting. Di antara beberapa ratus senyawa hadir dalam napas manusia, beberapa dari mereka mungkin mengungkapkan kehadiran berbagai jenis kanker, bahkan pada tahap awal. Laboratorium di seluruh dunia dengan demikian bereksperimen dengan GC-MS sebagai alat diagnostik non-invasif untuk mengidentifikasi banyak penyakit, tanpa rasa sakit dan tepat waktu.

Sayangnya, prosesnya bisa sangat memakan waktu. Sejumlah besar data perlu secara manual diperiksa dan dianalisis oleh para ahli. Jumlah senyawa yang sangat banyak dan kompleksitas data berarti bahwa bahkan para ahli membutuhkan waktu lama untuk menganalisis satu sampel. Manusia juga rentan terhadap kesalahan, bisa kehilangan senyawa atau kesalahan satu senyawa untuk yang lain.

Bagaimana kecerdasan buatan dapat membantu

Sebagai bagian dari Universitas Loughborough tim sains data, rekan-rekan saya dan saya mengadaptasi teknologi kecerdasan buatan terbaru untuk melihat dan mempelajari jenis data yang berbeda: senyawa kimia dalam sampel napas. Model matematika yang terinspirasi oleh otak, yang disebut jaringan belajar yang mendalam, secara khusus direkayasa untuk "membaca" jejak yang ditinggalkan oleh bau.


Dapatkan Yang Terbaru Dari Diri Sendiri


Tim dokter, perawat, ahli radiografi dan fisikawan medis di Pusat Kanker Edinburgh sampel napas yang dikumpulkan dari peserta yang menjalani perawatan kanker. Sampel kemudian dianalisis oleh dua tim ahli kimia dan ilmuwan komputer.

Setelah sejumlah senyawa diidentifikasi secara manual oleh para ahli kimia, komputer cepat diberikan data untuk melatih jaringan belajar yang mendalam. Komputasi dipercepat oleh perangkat khusus, yang disebut GPU, yang dapat memproses beberapa bagian informasi yang berbeda pada saat yang bersamaan. Jaringan belajar yang dalam belajar lebih banyak dari masing-masing sampel napas sampai mereka dapat mengenali pola tertentu yang mengungkapkan senyawa tertentu dalam nafas.

Dalam studi pertama ini, fokusnya adalah mengenali sekelompok bahan kimia, disebut aldehida, yang sering dikaitkan dengan wewangian tetapi juga kondisi stres manusia dan penyakit.

Komputer yang dilengkapi dengan teknologi ini hanya memerlukan beberapa menit untuk secara otonom menganalisis sampel napas yang sebelumnya membutuhkan waktu berjam-jam oleh seorang ahli manusia. Secara efektif, AI membuat seluruh proses lebih murah - tetapi di atas semua itu membuatnya lebih dapat diandalkan. Yang lebih menarik lagi, perangkat lunak cerdas ini memperoleh pengetahuan dan meningkat seiring waktu ketika menganalisis lebih banyak sampel. Akibatnya, metode ini tidak terbatas pada substansi tertentu. Dengan menggunakan teknik ini, sistem pembelajaran mendalam dapat dilatih untuk mendeteksi sejumlah kecil senyawa volatil dengan aplikasi yang berpotensi luas dalam kedokteran, forensik, analisis lingkungan dan lain-lain.

PercakapanJika sistem AI dapat mendeteksi penanda penyakit, maka menjadi mungkin untuk juga mendiagnosa apakah kita sakit atau tidak. Ini memiliki potensi besar, tetapi bisa juga terbukti kontroversial. Kami hanya menyarankan bahwa AI dapat digunakan sebagai alat untuk mendeteksi zat di udara. Itu tidak harus mendiagnosis atau membuat keputusan. Kesimpulan dan keputusan akhir diserahkan kepada kita.

Tentang Penulis

Andrea Soltoggio, Dosen, Loughborough University

Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan. Membaca Artikel asli.

Buku terkait

{amazonWS: searchindex = Buku; kata kunci = diet sehat; maksresult = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf di

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Dapatkan Terbaru Dengan Email

{Emailcloak = off}

DARI EDITOR

Mengapa Donald Trump Bisa Menjadi Pecundang Terbesar dalam Sejarah
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Diperbarui 2 Juli 20020 - Pandemi virus korona ini menghabiskan banyak uang, mungkin kekayaan 2 atau 3 atau 4, semua ukuran tidak diketahui. Oh ya, dan, ratusan ribu, mungkin satu juta, orang akan mati ...
Blue-Eyes vs Brown Eyes: Bagaimana Rasisme Diajarkan
by Marie T. Russell, InnerSelf
Dalam episode Oprah Show 1992 ini, aktivis dan pendidik anti-rasisme pemenang penghargaan Jane Elliott mengajarkan kepada para peserta pelajaran keras tentang rasisme dengan menunjukkan betapa mudahnya mempelajari prasangka.
Perubahan akan datang...
by Marie T. Russell, InnerSelf
(30 Mei 2020) Sewaktu saya menonton berita tentang peristiwa-peristiwa di Philadephia dan kota-kota lain di negeri ini, hati saya ingin apa yang terjadi. Saya tahu bahwa ini adalah bagian dari perubahan besar yang terjadi ...
Sebuah Lagu Dapat Mengangkat Hati dan Jiwa
by Marie T. Russell, InnerSelf
Saya memiliki beberapa cara yang saya gunakan untuk membersihkan kegelapan dari pikiran saya ketika saya menemukannya telah merayap masuk. Salah satunya adalah berkebun, atau menghabiskan waktu di alam. Yang lainnya adalah diam. Cara lain adalah membaca. Dan satu itu ...
Maskot untuk Pandemi dan Lagu Tema untuk Jarak Sosial dan Isolasi
by Marie T. Russell, InnerSelf
Saya menemukan sebuah lagu baru-baru ini dan ketika saya mendengarkan liriknya, saya pikir itu akan menjadi lagu yang sempurna sebagai "lagu tema" untuk saat-saat isolasi sosial ini. (Lirik di bawah video.)