گروهی از پژوهشگران دانشکده مهندسی مولکولی «پریتزکر» دانشگاه شیکاگو با همکاری محققان آزمایشگاه ملی «آرگون»، پچ نرم و کشسان الکترونیکی ساخته‌اند که می‌تواند هوش مصنوعی را به‌طور مستقیم روی بدن انسان اجرا کند، بدون اینکه نیازی به ارسال داده به رایانه یا سرور ابری باشد.

بسیاری از دستگاه‌های پوشیدنی امروزی، مانند ساعت‌های هوشمند و ردیاب‌های تناسب اندام، می‌توانند اطلاعات سلامتی مثل ضربان قلب و حرکت را جمع‌آوری اما معمولا نمی‌توانند خودشان آن اطلاعات را تحلیل کنند در عوض، داده‌ها باید برای پردازش به گوشی هوشمند یا سرور راه‌ دور فرستاده شوند. این تاخیر ممکن است فقط چند ثانیه طول بکشد، اما در برخی شرایط اورژانسی پزشکی، همان چند ثانیه می‌تواند حیاتی باشد.

پچ جدید پوست‌مانند، محاسبات هوش مصنوعی را به‌طور مستقیم روی بدن و فقط در عرض چند میلی‌ثانیه انجام می‌دهد. پژوهشگران امیدوارند که این فناوری روزی بتواند به دستگاه‌های پزشکی پوشیدنی و کاشتنی کمک کند تا تصمیم‌گیری سریع‌تری داشته باشند و نظارت فوری بر سلامت را فراهم آورند.

سیهونگ وانگ، یکی از پژوهشگران این پژوهش اظهار کرد: آینده‌ مورد هدف در این حوزه، هوشمندتر کردن دستگاه‌های پوشیدنی و کاشتنی است.

این پیشرفت زمانی ممکن شد که گروه پژوهشی روش جدیدی برای ساخت قطعات کوچک و انعطاف‌پذیر الکترونیکی به نام ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی ابداع کرد.

برخلاف ترانزیستورهای موجود در تراشه‌های رایانه‌های معمولی، این دستگاه‌ها اطلاعات را با استفاده از سیگنال‌های الکتریکی و همچنین ذرات باردار متحرک درون یک ماده ژل‌ مانند پردازش می‌کنند.

مزیت مهم این است که این ترانزیستورها می‌توانند اطلاعات را ذخیره کنند، مشابه روشی که اتصالات بین سلول‌های مغزی در هنگام یادگیری قوی و ضعیف می‌شوند. این ویژگی، آنها را برای سیستم‌های هوش مصنوعی که برخی از کارکردهای مغز انسان را تقلید می‌کنند، مناسب می‌سازد.

ساخت تعداد زیادی از این دستگاه‌ها آسان نبود. مواد انعطاف‌پذیر به حرارت و مواد شیمیایی که در تولید تراشه‌های سنتی استفاده می‌شوند، حساس هستند. علاوه بر این، ژل درون ترانزیستورها تمایل دارد پخش شود و با اجزای مجاور مخلوط گردد که موجب ایجاد مشکلات الکتریکی می‌شود.

پژوهشگران برای حل این چالش، ژل پلیمری جدیدی ساختند که با تابش نور فرابنفش سفت می‌شود. این روش به آنان امکان داد تا آرایه‌های بسیار ریز از ترانزیستورها را با تراکم حدود ۱۰ هزار ترانزیستور در هر سانتی‌متر مربع تولید کنند، سپس گروه پژوهشی آزمایش کرد که آیا این فناوری می‌تواند وظایف واقعی پزشکی را انجام دهد یا خیر.

این دستگاه کشسان،  در یک آزمایش، فعالیت الکتریکی قلب را تحلیل کرد تا الگوهای موج خطرناک مرتبط با فیبریلاسیون بطنی (نوعی اختلال مرگبار ریتم قلب) را شناسایی کند. دستگاه با استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده از قلب انسان اهداشده، الگوهای موج را با دقت ۹۹.۶ درصد پیدا کرد، حتی زمانی که تا بیش از ۱.۵ برابر اندازه اصلی خود کشیده شده بود.

نوریج گزارش کرد، در آزمایش دیگر، شبکه عصبی ذخیره‌شده درون دستگاه، اطلاعات سلامت مانند سطح کلسترول، قند خون، ضربان قلب و نوار قلب را تحلیل کرد. این سیستم خطر حمله قلبی را با دقت ۸۳.۵ درصد پیش‌بینی کرد.

پژوهشگران بر این باورند که این فناوری در نهایت می‌تواند بخشی از سیستم‌های پیشرفته پایش سلامت شود که قادر هستند مشکلات پزشکی را در لحظه حس کرده تحلیل کنند و به آنها پاسخ دهند. همچنین دستگاه‌های آینده ممکن است به جای ارسال داده‌های سلامت به سرورهای راه‌دور، بتوانند فورا دریابند در درون بدن چه می‌گذرد، دقیقا همان اندام‌هایی که بیشترین اهمیت را دارند.

یافته‌های این پژوهش در نشریه «نیچر الکترونیکس» (Nature Electronics) منتشر شده است.

انتهای پیام