Cookies op Tweakers

Tweakers is onderdeel van DPG Media en maakt gebruik van cookies, JavaScript en vergelijkbare technologie om je onder andere een optimale gebruikerservaring te bieden. Ook kan Tweakers hierdoor het gedrag van bezoekers vastleggen en analyseren. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Cookies accepteren' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt? Bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Onderzoekers CWI ontwikkelen energiezuinige AI die hartafwijkingen detecteert

Onderzoekers van het Centrum Wiskunde & Informatica hebben een computeralgoritme ontwikkeld dat met gepulste neurale netwerken theoretisch tot duizend keer zuiniger hartafwijkingen, spraak en handgebaren kan herkennen dan traditionele AI-technieken.

CWI-onderzoeker Bojian Yin en hoogleraar Sander Bohté deden hun ontdekking samen met Federico Corradi van het Stichting Interuniversitair Micro-Electronica Centrum in Eindhoven. Ze bereikten een 'wiskundige doorbraak' in het rekenen met zogeheten 'gepulste neurale netwerken' of spiking neural networks.

Met deze ontdekking kunnen speciale neuromorfe chips, die ontwikkeld zijn voor deze soort kunstmatige intelligentie, spraak, gebaren en elektrocardiogrammen voor hartafwijkingen 'een factor twintig tot duizend' energiezuiniger herkennen dan traditionele AI-toepassingen. Daarover hebben zij een artikel gepubliceerd in het blad Nature Machine Intelligence.

De drie onderzoekers bedachten een wiskundige oplossing die ervoor zorgt dat neurale netwerken meer lijken op die van het menselijk brein. Normale neurale netwerken werken met continue signalen. Gepulste neurale netwerken rekenen met pulsen, net als het menselijk brein. Het nadeel, leggen de onderzoekers uit, is dat de signalen discontinu zijn en daardoor wiskundig 'moeilijker hanteerbaar'.

De onderzoekers ontwikkelden een computeralgoritme dat wel overweg kan met deze gepulste neurale netwerken. Uit verschillende benchmarktests die de onderzoekers uitvoerden bleek dat het algoritme minstens even goed presteert als traditionele diepe neurale netwerken, maar veel energiezuiniger is. In theorie een factor honderd tot duizend, volgens de onderzoekers.

In samenwerking met het imec ontwikkelden de onderzoekers een neuromorfe computerchip op basis van hun algoritme met 336 gepulste neuronen: de μBrain-chip. Omdat de chip veel energiezuiniger is dan de huidige generatie AI-toepassingen voor spraak, gebaren en hartritmeherkenning, kan deze bijvoorbeeld gebruikt worden voor het detecteren van hartafwijkingen door deze te implanteren. Deze zou in theorie een jaar lang op een enkele batterij blijven werken, zeggen de onderzoekers.

μBrain-chip van IMEC. Beeld: imec

Wat vind je van dit artikel?

Geef je mening in het Geachte Redactie-forum.

Door Stephan Vegelien

Redacteur

15-10-2021 • 10:39

18 Linkedin

Reacties (18)

Wijzig sortering
Het zou mooi zijn als pacemakers behalve reactief ook proactief kunnen gaan diagnosticeren. Dus een dergelijke ontwikkeling qua energiehuishouding lijkt me heel zinnig. Het maakt dat ook batterij ontwikkeling zin heeft omdat verbruiker en leverancier naar elkaar toe kunnen groeien. Dus bravo! Geweldig!

En dan nog een opmerking: volgens de website van withings leveren zij medisch gevalideerde ecg toepassingen in hun horloge. Dus hoezo niet medisch gevalideerd? Een withings horloge gaat twee weken mee op 1 batterij lading. Dat kan dus heel wat langer worden met deze technologie wellicht...
Wat bedoel je met proactief diagnostisch? Ik werk als medisch specialist al jaren met die dingen. Vroeger waren het vrij simpele; ifttt achtige apparaten maar tegenwoordig echt niet meer.

Punt blijft daar het diagnose deel vele malen minder stroom verbruikt dan het daadwerkelijke pacemaker deel. De stroom die het kost om het hartritme te sturen is echt een factor duizend van de stroom die de sensor verbruikt.

Ik probeer de ontwikkeling helemaal niet te bagatelliseren maar juist in het door de onderzoekers genoemde voorbeeld zit maar weinig winst.

En er zijn zeker medisch gevalideerde systemen, gebruik ik dagelijks, maar mijn punt was daar de Samsung en de Apple zich aan zo'n traject niet gaan wagen. Uiteindelijk via samenwerking natuurlijk wel. Fujitsu is daar bijvoorbeeld heel ver mee.
Voor wat betreft een pacemaker die continu moet ingrijpen heb je gelijk neem ik aan. Maar er zijn ook patiënten die bijvoorbeeld hart aritmieen hebben die niet vaak voorkomen of zeer zelden. Er wordt dan ingegrepen als het nodig is. Bijvoorbeeld mensen met een hypertrofe cardiomyopahtie. Dan lijkt me een dergelijke functie zeer zinvol. Een chip die dan kan diagnosticeren of verschillenden aanleidingen van een aritmie kan waarnemen. De batterij gaat dan veel langer mee stel ik me zo voor. En dan hoeft het desbetreffende apparaat minder vaak vervangen te worden. Is dus het uitstellen van een medisch risico van een operatie.

Ehm de apple watch wordt gewoon gebruikt om onderzoek te doen naar hartfuncties? En is volgens mij net als withings een medisch gevalideerd systeem. Niet zo geavanceerd natuurlijk als ECG apparatuur. Dus dat apple zich daar niet aan zou wagen? Er zijn miljarden mee te verdienen...

[Reactie gewijzigd door oks op 17 oktober 2021 00:17]

Ze wagen zich er in die zin niet aan dat ze het nu voor de consument doen en geen officiële medisch goedgekeurde apparaten aan het maken zijn. Er is veel onderzoek gepubliceerd over zin en onzin van de verschillende wearables en veel big Tech participeert daarin.

Maar er wordt nog steeds geen geld aan verdiend in de medische sector maar wel in de consumenten sector. Zal wel anders worden maar mijn stelling blijft voorlopig dat health toepassingen voorlopig met name gebruikt worden door mensen die al veel met health bezig zijn en niet door mensen die ze nodig hebben.

Levensstijl blijkbaar de moeilijkste parameter, als de motivatie of kennis ontbreekt hoe gezond te leven ontbreekt die ook voor het gebruiken van wearables is mijn ervaring.
Klopt! Withings levert als eerste een hybride smartwatch die goedgekeurd is door de FDA: https://www.wareable.com/...arance-for-scanwatch-8600

Echter: bedenk wel dat die ECG metingen niet goed samengaan met een pacemaker. Whithings bleek na grondig onderzoek de enige die dit meldde.

Gelukkig bieden ze ook de Steel HR (Sport).

En correctie: de batterij gaat tot 25 dagen mee, daarna nog 20 dagen in beperkte modus.

Ook bijzonder: te gebruiken met zowel Android als iOS.

[Reactie gewijzigd door t_weak op 15 oktober 2021 23:36]

Op zich een mooie ontdekking hoewel de toepassingen die nu genoemd worden nogal random overkomen, ik zie de dagelijkse overeenkomst in ieder geval niet.

Voor iets wat je gaat implanteren is een batterijduur van een jaar wel te weinig. Dat zal medisch niet geaccepteerd worden maar kan waarschijnlijk nog veel beter.

[Reactie gewijzigd door gaskabouter op 15 oktober 2021 11:03]

Het is geen ontdekking, maar ontwikkeling. Het interessant is eigenlijk dat deze "chip" geen centrale klok heeft (scheelt super veel energie), en geheugen overal lokaal in de chip zit, dus niet extern hoeft worden opgehaald.

De reden dat ze praten over deze toepassingen is, omdat de chip alleen klein netwerken kan bevatten. B.v. in een 16x16 pixel monochroom plaatje (MNIST) een cijfer herkennen. Dus "256 inputs (pixels), 64 hidden nodes , and 10 output nodes (het cijfer). In totaal zo'n 17.000 "gewichten". Een modern object herkkenings netwerk heeft vaak al een input plaatje van 240x240 pixels en rgb, en bevat al snel miljoenen "gewichten". De huidige logica is 1.4mm^2, als je dit schaalt naar miljoenen gewichten kom je op een chip van 10 x 10cm, oftwel onbetaalbaar.

Het is daarnaast ook een "chip" die alleen kan uitvoeren. Op een PC word een normaal neuraal netwerk, getrained op b.v. plaatjes. Na training worden dan de "gewichten" daar uit gehaald en geconverteerd naar de "gewichten" op de chip.
Dat snap ik maar dan zijn er veel meer toepassingen en zijn de gebruikte voorbeelden nogal random. En waarom moet je een chip implanteren voor het detecteren van een afwijking die de gemiddelde smartwatch tegenwoordig ook kan detecteren?
En waarom moet je een chip implanteren voor het detecteren van een afwijking die de gemiddelde smartwatch tegenwoordig ook kan detecteren?
Omdat dat A) slechts een voorbeeld is B) ik niet meteen geloof dat een smartwatch dit echt goed kan C) een smartwatch niet medisch gekeurd is.

En als je een pacemaker o.i.d. maakt, heb je niet zoveel aan een smartwatch om het ritme te detecteren. Daarom is het ook relevant om dit energiezuinig te doen, batterij vervangen in een pacemaker is een redelijk intensief karwei.
Maar een pacemaker is juist bedoeld om het ritme te analyseren én te corrigeren. Het stroomverbruik gaat hem in het laatste zitten, meestal het pacen, vandaar de naam. Deze techniek voegt daar niets aan toe want de analyse is er al met verwaarloosbaar verbruik ten opzichte van de rest van het apparaat. Ik vervang die dingen regelmatig, routine maar wel belastend voor de patiënt dus moet zo min mogelijk.

Er is een verschil tussen iets therapeutisch implanteren en diagnostisch gebruiken. Iets diagnostisch implanteren kan ik me maar moeilijk voorstellen.

En smartwatches blijken prima in staat aritmieen te detecteren. Dat ze er vooralsnog voor kiezen niet te certificeren heeft allerlei medicolegale redenen die los staan van de technische mogelijkheden.

[Reactie gewijzigd door gaskabouter op 15 oktober 2021 17:22]

Oh sorry, we hebben iets dat werkt dus kunnen we stoppen met nieuwe methoden ontwikkelen….
En smartwatches blijken prima in staat aritmieen te detecteren. Dat ze er vooralsnog voor kiezen niet te certificeren heeft allerlei medicolegale redenen die los staan van de technische mogelijkheden.
Omdat je dan rigoreus moet aantonen hoe goed het werkt. Dat kost bakken geld voor (relatief) kleine markt. Wat de prijs onredelijk verhoogd. En daarom worden er losse producten ontwikkeld, die baat hebben van exact dit soort ontwikkelingen.
Daarom beginnen ze er niet aan nee maar dat zeg ik toch ook? Ze gaan vast in zee met Philips of Medtronic of zo.

En ik zeg niet dat het nutteloos is maar voor het diagnosticeren van hartritme in implantaat omdat het minder energie kost heeft het geen meerwaarde omdat een dergelijk apparaat vele malen met energie verbruikt met pacen bijvoorbeeld.
Het artikel gaat over verbeteringen ten opzichte van traditionele AI. Het analyseren van ECG's wordt gebruikt als benchmark, niet als toepassing.
Ik zou u adviseren wat dieper te graven naar het CWI. Een groep researchers binnen CWI ontwikkeld diverse toepassingen om de gezondheidszorg te verbeteren. Waarschijnlijk is de batterijduur in een beschreven setting een probleem en heeft het CWI nu een flinke vooruitgang in geboekt.

Een ander voorbeeld is een samenwerking van CWI researchers met het Amsterdam UMC om prostaatkanker beter te behandelen.

[Reactie gewijzigd door marc520 op 15 oktober 2021 21:04]

Leer eens Nederlands.

Implantatie definities
naamw. (v.) Verbuigingen: implantaties inplanting (van levend weefsel, een voorwerp of een geneesmiddel) Bron: WikiWoordenboek. Synoniemeninplanting 12 definities op Encyclo inplanting Inplanting in weefsel of orgaan.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.


Nintendo Switch (OLED model) Apple iPhone 13 LG G1 Google Pixel 6 Call of Duty: Vanguard Samsung Galaxy S21 5G Apple iPad Pro (2021) 11" Wi-Fi, 8GB ram Nintendo Switch Lite

Tweakers vormt samen met Hardware Info, AutoTrack, Gaspedaal.nl, Nationale Vacaturebank, Intermediair en Independer DPG Online Services B.V.
Alle rechten voorbehouden © 1998 - 2021 Hosting door True