Звукът на инфекцията: изкуствен интелект определя коронавируса по звука на кашлицата, даже при безсимптомните

Американски учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) са разработили невронна мрежа, способна да определи наличието на коронавирус по звука на кашлицата, включително и при безсимптомните носители на инфекцията. Те се надяват в близко бъдеще този инструмент чрез приложения за смартфони и браузери да може да бъде използван за масова първична диагностика. Резултатите от изследването са публикувани в IEEE Journal of Engineering in Medicine and Biology.

При много хора Covid-19 протича почти безсимптомно и незабелязано. Но и в този случай, както се оказва, те могат да бъдат определени по кашлицата. Разликата е незабележима за човешкото ухо, но специален алгоритъм може да намери различия.

Още преди началото на пандемията изследователски групи са започнали да търсят начини за диагностициране с помощта на невронни мрежи по звука на кашлицата на такива болестни състояния, като пневмония и астма.

Учените от MIT са разработили модели за анализ на записи на кашлица с цел определяне на признаци на болестта на Алцхаймер, която се характеризира не само с влошаване на състоянието на паметта, но и с невромускулна деградация, например с отслабване на гласовите струни.

„На звуците при разговор и кашлица влияят както гласовите струни, така и други органи – обяснява пред прес-релийза на института Браян Субирана, един от авторите на изследването – Когато вие говорите, част от разговора прилича на кашлицата и обратно. Това също означава, че информацията, която ние извличаме от случайна реч, изкуственият интелект може да получи от кашлицата, включително пола на човека, родния му език или даже емоционалното му състояние. Така че ние решихме да проверим, как всичко това работи при Covid-19”.

Добавяйки към вече събраните и обработени данни за промените в работата на дихателните пътища и белите дробове, нови образци на кашлица на хора с Covid-19 и обучавайки невронната мрежа с тях, изследователите са успели да създадат достатъчно точен и надежден инструмент за предварителна диагностика.

Изследователите са помолили доброволци да им изпращат образци на кашлицата си и да съобщават данни за себе си – пол, възраст, националност, както и резултати от тестовете за Covid-19 и симптомите, които се проявяват при тях. Те успели да получат повече от 200 000 образци на кашлица от 70 хиляди потребители. Около 2 500 записи са изпратили хора с потвърден Covid-19, в това число и безсимптомни.

Даже и в началния етап, невронната мрежа успявала да определи хората с Covid-19 по няколко признака, включително гласните струни, промените в работата на белите дробове и дихателните пътища, мускулната деградация.

„Covid-19 влияе на издаваните звуци, даже ако при вас не се наблюдават симптоми“ – отбелязват изследователите.

В края на обучението на невронната мрежа изследователите са постигнали точност от 98,5% при определянето на хората с Covid-19, включително и тези, които нямат никакви симптоми.

Учените се надяват, че Управлението за санитарен контрол на качеството на хранителните продукти и медикаменти (FDA) да им разреши да създадат приложение за смартфон и браузер на базата на този алгоритъм. Такива приложения могат да станат удобен, безплатен и неинвазивен инструмент за предварителен скрининг за определяне на хора с Covid-19 и особено на такива с безсимптомна коронавирусна инфекция. Потребителите ще могат ежедневно да проверяват състоянието на своето здраве, просто кашляйки в телефона си и мигновено да получават информация, боледуват ли от Covid-19 и трябва ли да се обърнат към лекар за тестиране.

„Ефективното използване на този алгоритъм като групов диагностичен инструмент може да намали разпространението на пандемията, ако всички го използват преди да се отправят в училище, на работа или в ресторант” – резюмира Браян Субирана.