Искусственный интеллект может следить за сном с помощью радиоволн

Москва, 17:09, 08 Авг 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Болезни, включая болезни Паркинсона и Альцгеймера, могут нарушить сон. Диагностика и мониторинг этих условий обычно требует прикрепления к телу электродов и множества других датчиков, которые могут дополнительно нарушить сон. Чтобы облегчить диагностику, исследователи из Массачусетского технологического института и Массачусетского госпиталя разработали новый способ контроля стадий сна без датчиков, прикрепленных к телу. Их устройство использует передовой алгоритм искусственного интеллекта для анализа радиосигналов вокруг человека и перевода этих измерений в стадии сна: легкую, глубокую или быстрое движение глаз (REM).

Исследователи представит свой новый датчик на Международной конференции по компьютерному обучению 9 августа.

Дистанционное зондирование сна

Ученые уже разработали радиочувствительные датчики, которые позволяют им дистанционно измерять жизненно важные признаки и поведение, которые могут быть индикаторами здоровья. Эти датчики состоят из небольшого беспроводного устройства, которое излучает маломощные радиочастотные сигналы. Когда радиоволны отражаются от тела человека, любое его небольшое движение изменяет частоту отраженных волн. Анализ этих волн может выявить жизненно важные признаки, такие как пульс и частота дыхания.

Этот же подход был использован для создания датчика WiGait, который в состоянии измерять скорость ходьбы с помощью беспроводных сигналов, что может помочь врачам предсказать снижение познавательной способности, падение, некоторые сердечные или легочные заболевания или другие проблемы со здоровьем, а так же новинки – устройства для контроля сна.

Чтобы достичь этого, исследователи должны были придумать способ перевести свои измерения пульса, скорости дыхания и движения в стадии сна. Недавние достижения в области искусственного интеллекта позволили обучить компьютерные алгоритмы, известные как глубокие нейронные сети, для извлечения и анализа информации из сложных наборов данных, таких как радиосигналы, полученные от датчика. Тем не менее, эти сигналы имеют большую информацию, которая не имеет отношения ко сну и может вводить в заблуждение существующие алгоритмы. Исследователям Массачусетского технологического института пришлось придумать новый алгоритм искусственного интеллекта, основанный на глубоких нейронных сетях, который устраняет нерелевантную информацию.

Используя этот подход в тестах на 25 здоровых добровольцах, исследователи обнаружили, что их методика была в 80 процентах точной, что сопоставимо с точностью оценок, определяемых специалистами сна на основе измерений ЭЭГ.

Проблемы сна

Другие исследователи также пытались использовать радиосигналы для контроля сна, но эти системы точны только в 65% случаев и в основном определяют, бодрствует человек или спит, а не тот этап сна, в котором он находится. Ученым из МТИ удалось улучшить этот метод, обучив алгоритм игнорировать беспроводные сигналы, которые отскакивают от других объектов в комнате и включать только данные, отраженные от спящего человека.

Теперь исследователи планируют использовать эту технологию для изучения того, как болезнь Паркинсона влияет на сон. Датчик также можно использовать, чтобы узнать больше об изменениях сна, вызванных болезнью Альцгеймера, а также о нарушениях сна, таких как бессонница и апноэ во сне. Это также может быть полезно для изучения эпилептических припадков, которые происходят во время сна, и которые обычно трудно обнаружить.