مطالعه نشان می‌دهد که ساعت‌های هوشمند می‌توانند با استفاده از هوش مصنوعی، تجهیزات الکترونیکی پوست مانند، به شناسایی مشکلات سلامتی در حال ظهور کمک کنند

ابزار الکترونیکی پوست مانند همراه با هوش مصنوعی توسط محققان برای شناسایی مشکلات سلامتی در حال ظهور توسعه یافته است.

این تحقیق در مجله Matter با عنوان دستگاه‌های نورومورفیک قابل کشش ذاتی برای پردازش داده‌های سلامت روی بدن با هوش مصنوعی منتشر شد.

اگرچه وسایل الکترونیکی پوشیدنی انعطاف پذیر در حال رایج شدن هستند، اما هنوز پتانسیل کامل خود را درک نکرده اند. سنسورهای پزشکی دقیقی که برای انجام نظارت و تشخیص سلامت روی پوست قرار می‌گیرند، ممکن است از طریق این فناوری در آینده نزدیک امکان‌پذیر شوند. مانند این است که همیشه یک مرکز پزشکی مدرن در اختیار داشته باشید.

یک دستگاه پوست مانند مشابه در پروژه ای بین آزمایشگاه ملی آرگون وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) و دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر (PME) دانشگاه شیکاگو در حال توسعه است. رهبر پروژه سیهونگ وانگ، استادیار دانشگاه شیکاگو PME با انتصاب مشترک در بخش علوم و فناوری نانو Argonne است.

وسایل الکترونیکی پوشیدنی آینده که به طور مرتب استفاده می‌شوند، می‌توانند به طور بالقوه مشکلات سلامتی در حال ظهور – مانند بیماری قلبی، سرطان یا مولتیپل اسکلروزیس – را حتی قبل از ظاهر شدن علائم آشکار شناسایی کنند. این دستگاه همچنین می تواند تجزیه و تحلیل شخصی داده های سلامت ردیابی شده را انجام دهد و در عین حال نیاز به انتقال بی سیم را به حداقل برساند. وانگ می‌گوید: «تشخیص برای اندازه‌گیری‌های یکسان سلامتی می‌تواند بسته به سن، سابقه پزشکی و سایر عوامل متفاوت باشد. “تشخیصی مانند این، که در آن اطلاعات بهداشتی به طور مداوم در یک دوره زمانی طولانی جمع آوری می شود، به داده های زیادی نیاز دارد.”

چنین دستگاهی باید حجم عظیمی از داده ها را جمع آوری و پردازش کند، بسیار فراتر از آنچه که حتی بهترین ساعت های هوشمند امروزی می توانند انجام دهند. و باید این پردازش داده را با مصرف انرژی بسیار کم در فضای بسیار کوچک انجام دهد.

برای رفع این نیاز، تیم از محاسبات نورومورفیک استفاده کردند. این فناوری هوش مصنوعی با آموزش بر روی مجموعه داده های گذشته و یادگیری از تجربه، عملکرد مغز را تقلید می کند. از مزایای آن می توان به سازگاری مواد قابل کشش، مصرف انرژی کمتر و سرعت بالاتر در مقایسه با سایر انواع هوش مصنوعی اشاره کرد.

چالش بزرگ دیگری که تیم با آن مواجه شد، ادغام وسایل الکترونیکی در مواد قابل کشش پوست مانند بود. ماده کلیدی در هر وسیله الکترونیکی نیمه هادی است. در الکترونیک حالت جامد فعلی که در تلفن‌های همراه و رایانه‌ها استفاده می‌شود، این معمولاً یک تراشه سیلیکونی جامد است. الکترونیک قابل کشش مستلزم آن است که نیمه هادی یک ماده بسیار انعطاف پذیر باشد که همچنان بتواند الکتریسیته را هدایت کند.

“تراشه” نورومورفیک پوست مانند این تیم از یک لایه نازک از نیمه هادی پلاستیکی ترکیب شده با الکترودهای نانوسیم طلای قابل کشش تشکیل شده است. حتی زمانی که به دو برابر اندازه معمولی خود کشیده می شد، دستگاه آنها بدون شکستگی طبق برنامه عمل می کرد.

برای یک آزمایش، تیم یک دستگاه هوش مصنوعی ایجاد کرد و آن را آموزش داد تا سیگنال های الکتروکاردیوگرام سالم (ECG) را از چهار سیگنال مختلف که نشان دهنده مشکلات سلامتی است، تشخیص دهد. پس از آموزش، دستگاه بیش از 95 درصد در تشخیص صحیح سیگنال های ECG موثر است.

این نیمه هادی پلاستیکی همچنین در خط پرتو 8-ID-E در منبع فوتون پیشرفته (APS)، یک مرکز کاربری دفتر علوم DOE در Argonne، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. قرار گرفتن در معرض پرتوهای شدید اشعه ایکس نشان داد که چگونه مولکول‌هایی که مواد پوستی دستگاه را تشکیل می‌دهند، وقتی طول آن دو برابر می‌شود، سازماندهی مجدد می‌شوند. این نتایج اطلاعاتی را در سطح مولکولی برای درک بهتر خواص مواد فراهم می کند.

Joe Strzalka، فیزیکدان Argonne، می گوید: «ارتقای برنامه ریزی شده APS، روشنایی اشعه ایکس آن را تا ضریب 500 افزایش می دهد. ما مشتاقانه منتظر مطالعه مواد دستگاه در شرایط معمول عملکرد، تعامل با ذرات باردار و تغییر پتانسیل الکتریکی در محیط آن هستیم. به جای یک عکس فوری، ما بیشتر فیلمی از واکنش ساختاری ماده در سطح مولکولی خواهیم داشت.» روشنایی بیشتر پرتو و آشکارسازهای بهتر، اندازه گیری نرمی یا سختی یک ماده در پاسخ به تأثیرات محیطی را ممکن می سازد.

وانگ افزود: «اگرچه هنوز از چندین جنبه به توسعه بیشتر نیاز دارد، دستگاه ما روزی می‌تواند یک تغییر دهنده بازی باشد که در آن همه می‌توانند وضعیت سلامتی خود را به روشی بسیار کارآمدتر و مکرر به دست آورند.»