Алгоритм глубокого обучения, разработанный в США, правильно идентифицирует людей с COVID-19 по звуку их кашля. Он успешно распознал 98,5% испытуемых с положительным результатом теста на новую коронавирусную инфекцию и 100% тех, у кого не было никаких симптомов.
Алгоритм искусственного интеллекта (ИИ) был создан в лаборатории Массачусетского технологического института (Massachusetts institute of technology). Брайан Субирана (Brian Subirana), соавтор статьи, опубликованной в журнале IEEE Journal of Engineering in Medicine and Biology, объясняет:
«Вы звучите иначе, когда у вас COVID, даже если у вас нет никаких симптомов».
В апреле 2020 года команда учёных инициировала всемирный сбор данных о кашле через специальный сайт, на котором люди могут записать свой кашель с помощью любого устройства с микрофоном, подключенного к Интернету. Участники также заполняют анкету с вопросами о симптомах, которые они испытывают, независимо от того, есть ли у них COVID-19 или нет и был ли диагноз установлен с помощью официального теста, оценки врачом их симптомов или самодиагностики. Они также могут указать пол, географическое положение и родной язык.
Для обучения модели ИИ исследователи использовали записи кашля пациентов, положительных на COVID-19, из собранной базы данных, а также случайным образом отобрали одинаковое количество записей кашляющих людей без этого диагноза. Образцы COVID-позитивных участников должны были удовлетворять двум критериям: во-первых, диагностика проводилась в течение последних 7 дней, а во-вторых, симптомы проявлялись не ранее, чем за 20 дней, и ещё присутствовали во время записи образца.
На сегодняшний день исследователи собрали более 70 000 записей, о которых Субирана говорит, что это «самый большой исследовательский набор данных о кашле, известный нам». Около 2500 записей предоставили люди, у которых был подтверждён COVID-19, включая тех, у кого не было явных его симптомов.
ИИ оказался способен по звуку устанавливать закономерности в четырёх биомаркерах, характерных для COVID-19: сила голосовых связок, эмоциональность, работоспособность лёгких и дыхательных путей, а также мышечная атрофия. Модель правильно распознала 98,5% кашля у людей, позитивных на COVID-19, и точно определила все записи с кашлем бессимптомных пациентов.
Этот ИИ, подчёркивает Субирана, не предназначен для диагностики людей по их симптомам, будь они вызваны COVID-19 или другими заболеваниями, такими как грипп или астма. Сила инструмента заключается в его способности отличать кашель бессимптомного больного от кашля здорового человека.
Команда работает над созданием бесплатного приложения для предварительного скрининга на основе их модели ИИ. Они также сотрудничают с несколькими больницами по всему миру, чтобы собрать больший, более разнообразный набор записей кашля, которые помогут лучше обучить модель и усовершенствовать её.
«ИИ может быть использован для ежедневного скрининга студентов, работников и остального населения, по мере открытия школ, рабочих мест и транспорта, для одновременного тестирования нескольких людей сразу, чтобы быстро оповещать о вспышках в тех или иных группах», — говорится в статье.
В будущем, предполагают авторы работы, модели ИИ, подобные той, которую они разработали, могут быть встроены в умные колонки и другие аудирующие устройства, так что люди смогут быстро получать первичную оценку риска заболевания, возможно, даже на ежедневной основе.
