خانه مقالاتدانش عمومی کاربرد هوش مصنوعی در پزشکی نقطه اتصال تکنولوژی و بیولوژی

کاربرد هوش مصنوعی در پزشکی نقطه اتصال تکنولوژی و بیولوژی

توسط مریم اصغری
0 نظر 311 بازدید

در این مقاله به بررسی اجمالی کاربردهای هوش مصنوعی در پزشکی و تحولاتی که در حوزه‌ی بیولوژی و درمان ایجاد کرده‌است، می‌پردازیم.

روزگاری هوش ماشینی برای ما صرفا جنبه‌ی سرگرمی داشت و شاید چیزی بود که فقط در فیلم‌های علمی و تخیلی، ما را درگیر جهان انتزاعی و حقیقت‌جویی می‌کرد. هر قدر که جلوتر می‌رویم نمود هوش مصنوعی در جهان عینی را بیش‌تر حس می‌کنیم، تا جایی که این فکر در ذهنمان جرقه می‌زند که ” نکند هوش ماشینی جای بشر را بگیرد”.

همان‌طور که خودتان نیز متوجه شدید مطالب مذکور صرفا جهت ترغیب شما خواننده‌ی گرامی به ادامه این مبحث بیان شد! فکر می‌کنم همین مقدار مقدمه‌چینی کافی باشد.

 

تعریف کلی هوش مصنوعی

هوش مصنوعی (AI) درواقع برنامه‌های پیشرفته‌ای است که به شبیه‌سازی رفتارهای خاص و هوشمندانه‌ی انسان مانند منطق، استدلال و تصمیم‌گیری می‌پردازد.

در اغلب نوشته‌ها و مقالات از هوش ماشینی به‌عنوان “دانش شناخت و طراحی عامل‌های هوشمند” یاد می‌شود. این تکنولوژی آمده تا زندگی بشر را آسوده‌تر و بهتر کند.

یادگیری ماشین اساس هوش مصنوعی مدرن است؛ چراکه الگوریتمی است که به ماشین اجازه می‌دهد تا به‌صورت مستقل و بدون برنامه‌نویسی مشخصی، به یادگیری بپردازد. یادگیری ماشین دارای یک زیرمجموعه به نام یادگیری عمیق است که با توجه به داده‌هایی که قبلا با آن‌ها کار کرده، به AI امکان نتیجه‌گیری می‌دهد. این کار توسط یک شبکه‌ی عصبی مصنوعی انجام می‌شود که یک سری الگوریتم یادگیری ماشین هستند.

برای خواندن مطالب بیش‌تر در زمینه انواع و شاخه‌های هوش ماشینی به مقاله هوش مصنوعی در فینتک مراجعه کنید.

رشدِ اثربخشی کاربردهای هوش مصنوعی در پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی روز به روز بیش‌تر می‌شود و به‌‌دنبال آن گام‌های بزرگی در جهت پیشرفت علم و تکنولوژی برداشته شده‌است.

طبق برآورد سازمان جهانی بهداشت، بیش از 400 میلیون نفر در دنیا به ابتدایی‌ترین مراقبت‌های بهداشتی دسترسی ندارند و AI قابلیت تغییر این شرایط را دارد. هم‌چنین با استفاده از این تکنولوژی می‌توان در هزینه‌های زیاد مادی و معنوی صرفه‌جویی کرد.

از آنجایی که اشتباهات بیمارستانی یکی از دلایل عمده‌ی مرگ و میر بیماران است، AI می‌تواند این خطاها را تشخیص داده و از وقوع آن جلوگیری کند.

 

همپوشانی تکنولوژی و بیولوژی

در ادامه به بررسی کاربردهای هوش مصنوعی در صنعت پزشکی می‌پردازیم:

 

مزایای هم‌پوشانی تکنولوژی و بیولوژی

 

  • تشخیص دقیق‌تر بیماری

AI در تفکیک داده‌ها فوق‌العاده عمل می‌کند؛ به‌ویژه زمانی‌که داده‌هایی با حجم زیاد درباره‌ی موضوعی خاص، در اختیارش قرار بگیرد. این مشخصه برای تشخیص بیماری‌ها بسیار مفید و امیدوارکننده است.

نتایج تصویربرداری پزشکی (رادیولوژی)، سوابق پزشکی بیمار، ژنتیک و… می‌توانند با هم ترکیب شوند تا نتایج تشخیص بیماری بهبود پیدا کند. هم‌چنین ابزارهای AI می‌توانند روش‌های درمانی خاص را به پزشکان پیشنهاد کنند که این توانایی به‌صورت عملی هم مورد استفاده قرار گرفته‌است. یک نمونه از آن مربوط به تشخیص سرطان پوست می‌باشد.

ژنومیک شاخه‌ای از بیولوژی مولکولی است که با ساختار، تکامل، عملکرد و نقشه‌ی ژن‌ها سروکار دارد. این علم با استفاده از اطلاعات به دست آمده از DNA افراد، اقدام به تشخیص بیماری می‌کند.

هنگامی‌که این علم با هوش ماشینی تلفیق شود، می‌تواند بیماری سرطان و بیماری‌های قلبی و عروقی را در مراحل اولیه تشخیص دهد. افزون بر این می‌تواند مشکلات پزشکی که شخص ممکن است در آینده با آن مواجه شود، از روی ژن‌های او مشخص کند.

به‌علاوه محققان به کمک الگوریتم یادگیری عمیق، امکان پیش‌بینی ناراحتی‌های قلبی را آزمایش کرده‌اند و در این آزمایش به این نکته رسیده‌اند که یادگیری ماشینی بهتر از انسان می‌تواند آناتومی قلب را بر اساس امواج فراصوت طبقه‌بندی کند. گفتنی است که این تکنولوژی در اروپا در موارد اورژانسیِ مربوط به حمله‌ی قلبی، مورد استفاده قرار گرفته‌است.

کاربردهای هوش مصنوعی در پزشکی در تشخیص عفونت‌های قلبیِ تهدیدکننده، ستودنی است. تشخیص عفونت‌های قلبی مشکل است ولی اغلب آن‌ها را می‌توان با تجویز و مصرف آنتی‌بیوتیک به‌مدت حدودا یک هفته معالجه کرد.

برای تشخیص عفونت‌های قلبی، عمل جراحی نیاز است که به آن قلب‌نگاری فرامری گفته می‌شود و در نوع خود بسیار تهاجمی محسوب می‌شود. این عمل بالغ بر 2000 دلار هزینه به‌دنبال دارد به‌علاوه تجهیزاتی را می‌طلبد که بسیاری از بیمارستان‌ها فاقد آن هستند. این‌جاست که نرم‌افزار تشخیص عفونت‌های قلبی به یاری ما می‌آید و ظرف کم‌تر از 4 ثانیه با دریافت یک سری علائم حیاتی، یک پیش‌بینی محاسبه‌ای را با دقت 99/99 درصد انجام می‌دهد که منجر به تشخیص عفونت می‌شود.

از کاربردهای هوش مصنوعی در پزشکی، جراحی به وسیله ربات

  • انجام عمل جراحی به کمک ربات‌ها

در سال‌های اخیر استفاده از ربات‌ها در جراحی محبوبیت یافته‌است. این ربات‌ها به پزشکان کمک می‌کنند که روش‌های درمانی پیچیده را با دقت، انعطاف‌پذیری و کنترلی انجام دهند که فراتر از توانایی‌های انسانی می‌باشند.

برای نمونه عمل‌های رباتیک به جراحان امکان استفاده از ابزارهای کوچک‌تر برای برش‌های دقیق‌تر را می‌دهد؛ چراکه هوش مصنوعی در پزشکی با ترکیب سوابق پزشکی بیمار با داده‌های زمان حال و همین‌طور استفاده از داده‌های موجود از عمل‌های مشابه پیشین، روند عمل جراحی را موثرتر و قابل پیش‌بینی‌تر می‌کند.

این ربات‌ها مجهز به بازوهای مکانیکی، دوربین و ابزار جراحی هستند که باعث افزایش مهارت، تجربه و دانش پزشکان برای انجام گونه‌ی نوینی از جراحی می‌شوند. جراحان این بازوهای مکانیکی را به‌وسیله‌ی یک رایانه کنترل می‌کنند و این ربات تصویری 3 بعدی از محل جراحی، همراه با بزرگنمایی ارائه می‌دهد. این کار در گذشته امکان‌پذیر نبوده و جراحان تنها بر قدرت چشمشان متکی بودند.

در جراحی‌هایی که به کمک ربات‌ها انجام می‌شود پس از جراحی، بیماران درد کمتری حس کرده و هم‌چنین زمان بهبودی بیمار نیز کاهش می‌یابد.

یک شرکت مشاور تکنولوژی به نام Accenture تخمین می‌زند که عمل‌های جراحی صورت گرفته با AI می‌تواند باعث صرفه‌جویی 40 میلیارددلاری در صنعت پزشکی آمریکا تا سال 2026 شود!

گفتنی است که این ربات‌های جراح تاکنون موفق به انجام جراحی بدون کمک انسان نشده‌اند. اما در آینده‌ای نه‌چندان دور شاهد آن خواهیم‌ بود که این ربات‌ها با AI و تکنولوژی یادگیری ماشینی، به‌تنهایی در اتاق‌های جراحی حضور دارند و جراحی‌های موفقی انجام می‌دهند. تا رسیدن به آن مرحله این ربات‌ها در کنار پزشکان فعالیت کرده و نتایج خوبی را به عنوان دستیار رقم خواهند زد.

 

  • جمع‌آوری، مدیریت و دسترسی سریع به داده‌ها و اطلاعات پزشکی

یکی از مرزهای بعدی که قرار است توسط کلان‌داده‌ها (Big data) فتح شود، بدون شک صنعت بهداشت و درمان خواهد بود.

گاهی اوقات اطلاعات بسیار باارزش، در میان میلیون‌ها داده از بین می‌رود و این امر موجب می‌شود زیان‌های چندصد میلیون‌دلاری به این صنعت وارد ‌شود. هم‌چنین عدم توانایی در اتصال نقاط مهم داده‌ها، روند تشخیص مناسب و ایجاد داروهای جدید را کند می‌کند.

تکنولوژی هوش مصنوعی می‌تواند میلیون‌ها داده را در چند دقیقه تجزیه و تحلیل کند و اطلاعاتی از آن استخراج کند که برای به دست آوردن آنها، به صرف زمان زیادی نیازمند بوده‌ایم.

در یک محیط بزرگ مانند محیط حساس پزشکی، مدیریت اطلاعات یکی از چالش‌های فراروی ما می‌باشد. با استفاده از کاربردهای هوش مصنوعی در پزشکی می‌توانیم با خودکارسازی بخش اداری، اسناد را بر اساس محتوا و هدف ثبت کنیم، برنامه‌ریزی امور مربوط به بیمار را خودکار انجام دهیم، بر کارایی کارمندان نظارت داشته باشیم و اطلاعات پزشکی را طبقه‌بندی کرده و در دسترس داشته باشیم.

 

پرستار مجازی

  • پرستار مجازی

هوش ماشینی به دنبال روش نوینی برای نظارت و مراقبت است. با وارد شدن این تکنولوژی به پزشکی، وجود پرستار در کنار تخت‌خواب اندک اندک منسوخ می‌شود و جای خود را به پرستار مجازی می‌دهد.

این پرستارهای مجازی ممکن است در قالب اتاق‌های گفت‌وگوی مجهز به هوش ماشینی باشند؛ چراکه می‌توانند در زمینه‌هایی مانند نظارت بر بیماران برای اطمینان از اجرای دستورالعمل‌های پزشکی، یادآوری برای مصرف دارو، رفتن به قرار ملاقات پزشک، پاسخ به سوالات پزشکی و ارائه‌ی دستورالعمل‌های خاص به بیماران در حال بهبود یا بهبودیافته، همان کارایی را داشته‌ باشند که پرستاران واقعی دارند.

Accenture تخمین می‌زند که پرستاران مجازی می‌توانند دومین منبع صرفه‌جویی در صنعت پزشکی آمریکا با صرفه‌جویی مبلغ 20 میلیارددلار باشند.

 

  • تشخیص درد با هوش مصنوعی

هوش ماشینی به‌ کمک یک تکنولوژی پیشرفته، میزان درد افراد را شناسایی می‌کند. این سیستم که Deep face life نام دارد، نوعی الگوریتم یادگیری ماشینی می‌باشد که بر پایه ویدیوهایی از حالات مختلف درد کشیدن انسان، آموزش دیده است.

این سیستم با استفاده از این ویدیوها توانسته حالت‌های مختلف چهره‌ی انسان‌ها در حین تحملِ درجات مختلف درد را با دقت و ظرافت فوق‌العاده بالایی یاد بگیرد و اکنون قادر است درجات مختلف درد بیماران را تشخیص دهد. ضمنا دقت تشخیص این سیستم با توجه به سن، جنسیت و رنگ پوستِ افراد نیز بالاتر خواهد رفت.

سیستم تشخیص دردی که امروزه استفاده می‌شود، سیستم آنالوگ بصری (VAS) نام دارد. این سیستم با وجود کاربردی که دارد، کاملا براساس الگوی پرسش و پاسخ طراحی شده و نتایج تشخیص آن با توجه به پاسخ‌های بیماران، می‌تواند به‌کلی متفاوت باشد.

سیستم‌های تشخیص درد بر پایه یادگیری ماشینی نمی‌توانند به طور کامل جایگزین سیستم‌های تشخیص درد VAS امروزی شود. اما می‌تواند در بسیاری از شرایط  کارآمدتر باشد. برای مثال این سیستم می‌تواند تشخیص دهد که آیا فرد در حال درد کشیدن است یا اینکه دروغ می‌گوید. در واقع هوش مصنوعی در پزشکی در تشخیص دروغ هم موثر واقع می‌شود!

این پروژه همچنان در حال توسعه و پیش‌روی است و محققان امیدوارند که این سیستم را در یک اپلیکیشن موبایل اجرا کنند تا پزشکان بتوانند بدون دردسر به آن دسترسی داشته باشند.

 

هوش مصنوعی کاشف آنتی بیوتیک در پزشکی

  • هوش مصنوعی، کاشف آنتی‌بیوتیک‌

یک روش پیش‌گامانه‌ی یادگیری ماشین، انواع جدید و قدرتمند آنتی‌بیوتیک را از مجموعه‌ی بیش از ۱۰۰ میلیون مولکول شناسایی کرده‌است  که در برابر طیف گسترده‌ای از باکتری‌ها، از جمله سل و انواع غیرقابل درمان، موثر عمل می‌کند.

محققان می‌گویند این آنتی‌بیوتیک که هالسین نامیده می‌شود، اولین آنتی‌بیوتیک کشف‌شده با هوش مصنوعی است. گرچه AI برای کمک به بخش‌هایی از فرآیند کشف آنتی‌بیوتیک مورد استفاده قرار می‌گرفته‌، اما این اولین بار است که انواع کاملا جدیدی از آنتی‌بیوتیک را بدون استفاده از هیچ فرضِ انسانیِ قبلی شناسایی می‌کند. این کار به رهبری زیست‌شناس مصنوعی، جیم کالینز در موسسه فن‌آوری ماساچوست (MIT) منتشر شده‌است.

 

  • هوش مصنوعی، داروساز کم خرج

دارو، عنصری تاثیرگذار در زندگی و تداوم حیات بشر است. اگرچه قدمت دارو و داروسازی به هزاران سال قبل برمی‌گردد، با این حال علم و تکنولوژی های مربوط به آن، همواره شاهد پیشرفت‌های جدی بوده‌است.  خوب است بدانید که از هر 10 داروی جدیدی که فرایند تهیه‌ی فرمولاسیون آن انجام می‌شود، 9 دارو به هنگام انجام تست‌ها و کسب مجوز با شکست روبه‌رو می‌شوند. این موضوع هزینه‌های زیادی به شرکت‌های داروسازی تحمیل می‌کند. این هزینه‌ها در حدود 1.3 میلیارددلار برای هر دارو برآورد شده‌است.

استفاده از فناوری‌های مبتنی بر تحلیل کلان‌داده و هوش مصنوعی، می‌تواند موجب بهبود چشم‌گیری در زمینه‌ی داروسازی شود؛ چراکه سبب افزایش دقت در مرحله‌ی تهیه‌ی فرمولاسیون و تقلیل هزینه و زمان در کل روند داروپژوهی و داروسازی می‌شود.

گفتنی است که بالغ بر 30 شرکت داروسازی در جهان، بر روی استفاده از هوش ماشینی و کلان‌داده، به‌منظور ساختن داروهای جدید تمرکز کرده‌اند.

از این دست شرکت‌ها می‌توان به شرکت داروسازی بین‌المللی نوارتیس (Novartis) اشاره کرد که با شرکت‌ داده‌پردازی IBM، شرکت تجهیزات رایانه‌ای Intel، شرکت تحلیل داده‌ی Quantum black و دانشگاه MIT همکاری می‌کند. بدون شک نواریس در استفاده از هوش مصنوعی در صنعت پزشکی برای انجام تست‌های دارو، داروپژوهی و پروژه‌های تحلیل بیمار پیشتاز خواهد بود.

 

تشخیص اپیدمی با هوش مصنوعی

  • تشخیص اپیدمی به یاری هوش مصنوعی!

در تاریخ 25 ژانویه، رسانه وایرد (Wired) خبری منتشر کرد مبنی بر اینکه استارتاپ بلو دات (blue dot) اولین هشدار را در مورد اپیدمی ووهان چین اعلام نموده است.

در این خبر ذکر شده که این استارتاپ کانادایی که با استفاده از الگوریتم هوش ماشینی، وقوع اپیدمی در مناطق مختلف جهان را پیش‌بینی می‌کند، در 31 دسامبر وقوع یک اپیدمی ویروسی در ووهان را به مشتریان خود هشدار داده است.

این در حالی است که سازمان کنترل بیماری‌های آمریکا، تقریبا یک هفته پس از آن در این مورد هشدار داد.

شاید اگر امروز به شکل مؤثری از تکنولوژی‌های روز کمک گرفته می‌شد، می‌توانستیم به شکلی کارآمدتر از انتشار و نرخ مرگ‌ومیر بیماری‌هایی مانند ویروس کرونا جلوگیری کنیم.

شاید بد نباشد مقاله‌ای در مورد ویروس کرونا که این روزها نقل مجالس شده‌است، با شما عزیزان به اشتراک بگذارم.

 

تکنولوژی در کنار بیولوژی

 

آیا مغز غیربیولوژیک می‌تواند جای پزشکان را بگیرد؟

تکنولوژی‌های هوش مصنوعی از زمانی‌که وارد حوزه‌ها و صنایع دیگر شده‌اند، جایگاه، نقش و کارکرد نیروی انسانی را متاثر ساخته‌اند. برای مثال در حوزه‌ی بانکداری افرادی که تسهیلات و وام‌ها را ارزیابی، تعیین و اعطا می‌کردند، نقششان کاملا تغییر کرده‌است و دیگر نقششان تحلیل‌گری نیست بلکه فقط اطلاع‌رسانی انجام می‌دهند.

حال این سوال مطرح می‌شود که با وجود تحولاتی که هوش ماشینی در صنعت پزشکی ایجاد کرده، آیا ممکن است جایگزین پزشکان شود؟

در پاسخ به این سوال باید بگویم خیر؛ زیرا

یک ربات هرچقدر هم که عملکرد بالاتری نسبت به پزشک داشته باشد، نمی‌تواند اعتماد بیماران را به اندازه‌ی پزشک به خود معطوف سازد و بیماران ترجیح می‌دهند که توسط پزشک مداوا شوند و ربات، دستیار پزشک باشد نه جایگزین آن.

یک ربات همیشه همه‌ی کارهای انسانی را بهتر از انسان انجام نمی‌دهد و با وجود پیشرفت‌های وسیع AI ، هنوز هم برخی کارها را انسان سریع‌تر، مطمئن‌تر و مقرون به‌صرفه‌تر انجام می‌دهد. با این فرض که هوش مصنوعی بتواند تمامی فعالیت‌های انسانی را پوشش دهد، فاصله‌ی زیادی داریم.

یک ربات نمی‌تواند جایگزینی برای هم‌دردی و محبت انسانی باشد. شاید در آینده‌ی دور یا نزدیک، ربات‌هایی ساخته شوند که بتوانند عواطف را هم شبیه‌سازی کنند ولی باز نمی‌توانند جایگزین باشند؛ چرا که از درک احساسات وعواطف عاجزاند.

 

2

مطالب مشابه پیشنهادی

نظرتان چیست؟

با ارسال نظر به ما این اجازه را می‌دهید تا ایمیل شما را ذخیره کنیم تا بعد از این، ارسال نظرات‌تان نیازی به تایید سردبیر نداشته باشد.