Pesquisadores da Universidade de Chicago desenvolveram um novo wearable que promete uma vida mais saudável a longo prazo. Um deles explica qual foi a ideia, por que é importante – e o que eles fazem de diferente dos outros.
a grande ideia
meus colegas e EU desenvolveram um dispositivo eletrônico flexível e extensível que executa algoritmos de aprendizado de máquina para coletar e analisar continuamente dados de saúde diretamente no corpo. O adesivo skinlike, desenvolvido no meu laboratório na Escola Pritzker de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago, inclui um chip de computação macio e elástico que imita o cérebro humano.
Para criar esse tipo de dispositivo, recorremos a polímeros eletricamente condutores que foram usados para construir semicondutores e transistores. Esses polímeros são feitos para serem elásticos, como um elástico.
Em vez de funcionar como um chip de computador típico, porém, o chip com o qual estamos trabalhando, chamado de chip de computação neuromórfico, funciona mais como um cérebro humano. É capaz de armazenar e analisar dados.
Para testar a utilidade do novo dispositivo, meus colegas e eu o usamos para analisar dados de eletrocardiograma que representam a atividade elétrica do coração humano. Treinamos o aparelho para classificar os ECGs em cinco categorias: saudáveis e quatro tipos de sinais anormais. Mesmo em condições em que o dispositivo é repetidamente esticado por movimentos do corpo do usuário, o dispositivo ainda poderia classificar com precisão os batimentos cardíacos .
Por que isso importa
A maioria dos sinais do corpo humano, como a atividade elétrica no coração registrada pelo ECG, são tipicamente fracos e sutis. A gravação precisa desses pequenos sinais requer contato direto entre dispositivos eletrônicos e o corpo humano. Isso só pode ser alcançado fabricando dispositivos eletrônicos para serem tão macios e elásticos quanto a pele.
Prevemos que a eletrônica vestível desempenhará um papel fundamental no rastreamento de indicadores complexos da saúde humana, incluindo temperatura corporal, atividade cardíaca, níveis de oxigênio, açúcar, metabólitos e moléculas imunológicas no sangue.
Analisar grandes quantidades de dados de saúde adquiridos continuamente é um desafio, no entanto. Um único dado deve ser colocado na perspectiva mais ampla do histórico de saúde completo de um paciente, e isso é uma grande tarefa. Algoritmos de aprendizado de máquina de ponta que identificam padrões em conjuntos de dados extremamente complexos são o caminho mais promissor para poder escolher os sinais mais importantes da doença.
Uma abordagem típica para usar o aprendizado de máquina para analisar dados de saúde em tempo real é transmitir os dados sem fio de dispositivos vestíveis para um computador. Mas isso traz desafios. O envio de dados de saúde sem fio não é apenas lento e consome energia extra, mas também aumenta as preocupações com a privacidade.
Nossa pesquisa visa fazer com que a análise de IA de dados de saúde ocorra dentro desses dispositivos vestíveis semelhantes à pele, o que minimizaria a quantidade de informações que um dispositivo precisaria transmitir.
O objetivo final é que esta análise no local seja capaz de enviar alertas oportunos aos pacientes ou prestadores de cuidados de saúde, ou mesmo um dia ajustar automaticamente a medicação dispensada por outros dispositivos vestíveis ou implantados.
Que outras pesquisas estão sendo feitas
Outra pesquisa sobre dados de saúde de processamento de IA coletados de dispositivos vestíveis envolveu principalmente a transferência de dados para computadores que executam algoritmos de IA. Esses projetos demonstraram o potencial da IA para extraindo informações úteis de dados de saúde complicados.
O recente desenvolvimento de processadores neuromórficos flexíveis é um passo importante para executar a análise de dados de IA diretamente em dispositivos vestíveis, mas esses processadores flexíveis carecem de elasticidade e maciez semelhantes à pele, o que torna difícil incorporá-los em dispositivos vestíveis. Em contraste, nosso dispositivo tem as propriedades de pele necessárias para um monitor de saúde vestível.
Qual é o próximo
No futuro, os pesquisadores provavelmente estenderão esse tipo de análise de IA integrada em dispositivos portáteis para outros tipos de condições de saúde e doenças. Meu laboratório está planejando melhorar nosso dispositivo, tanto para integrar melhor os componentes do dispositivo quanto para expandir os tipos de algoritmos de aprendizado de máquina com os quais ele pode ser usado.
Nosso trabalho é um bom ponto de partida para a criação de dispositivos que incorporam inteligência artificial em eletrônicos vestíveis – dispositivos que podem ajudar as pessoas a viver vidas mais longas e saudáveis.