Intelligenza artificiale: una svolta per la diagnosi precoce e il trattamento delle malattie

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L’intelligenza artificiale (AI) cambierà radicalmente la medicina e l’assistenza sanitaria: l’ECG, i raggi X o le TAC potranno ad esempio essere analizzate con l’aiuto dell’apprendimento automatico, in modo che si riuscirà a individuare le malattie in una fase precoce grazie alla maggiore sensibilità dell’intelligenza artificiale ai sottili cambiamenti delle immagini o dei dati che sta analizzando, rispetto all’occhio umano del medico.

Così il team di ricerca guidato dal Karl Leo, Hans Kleemann e Matteo Cucchi ha pubblicato sulla rivista Science Advances uno studio sulla classificazione in tempo reale di bio-segnali sani e malati basato su un impianto biocompatibile di AI all’interno del corpo umano.

Gli scienziati della TU Dresden di optoelettronica sono riusciti per la prima volta a sviluppare delle reti di fibre polimeriche che assomigliano strutturalmente al cervello umano, impiantabili e biocompatibili, che classificano in tempo reale i campioni sani e patologici nei segnali biologici come i battiti cardiaci.

La disposizione casuale delle fibre polimeriche forma una cosiddetta “rete ricorrente”, che consente 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. Ma questa connessione non lineare lo rende possibile senza nessun tipo di problema.

Nei loro studi, l’intelligenza artificiale è stata in grado di distinguere tra dei battiti cardiaci sani e ben tre aritmie comuni, con una precisione dell’88%. Per di più, nel fare tutto il processo, la rete polimerica ha consumato meno energia di un pacemaker. Ma le possibili applicazioni dei sistemi di intelligenza artificiale impiantabili sono molteplici: ad esempio, potrebbero essere utilizzati per monitorare aritmie cardiache o complicanze dopo un intervento chirurgico e segnalarle ai medici e pazienti tramite lo smartphone, consentendo una rapida assistenza medica.

Negli ultimi anni si sta sempre più unendo l’elettronica moderna con la biologia e questa combinazione ha già fatto molta strada. Finora, però, i successi in questo campo sono stati limitati alla semplice progettazione di componenti elettronici come singole sinapsi o sensori. Per cui, non è stato possibile risolvere compiti complessi. In questa ricerca, invece, è stato compiuto il passo cruciale verso la vera e propria realizzazione di una rete. Sfruttando la potenza del calcolo neuromorfico, ovvero l’assemblaggio di neuroni artificiali che funzionino in base ai principi del cervello umano, l’AI è riuscita non solo a risolvere compiti di classificazione complessi in tempo reale, ma sarà anche potenzialmente in grado di farlo all’interno del corpo umano. Questo approccio consentirà di sviluppare ulteriori sistemi in futuro che possono aiutare a salvare vite umane.