İnsan vücudunun içindeki Edge AI: Cochlear'ın makine öğrenimi implantındaki çığır açan buluşu
Özet
Cochlear'ın Nucleus Nexa Sistemi, makine öğrenimi algoritmaları çalıştırabilen ilk koklear implanttır. Cihaz, gerçek zamanlı olarak beş farklı işitsel ortamı sınıflandıran bir karar ağacı modeli kullanır ve bu model, cihazın güç verimliliğini optimize etmek için tasarlanmıştır. Bu sistem, implante edilebilir cihazlarda düşük güç tüketimi ve uzun ömürlülük gibi zorlukları ele alarak, yapay zeka ve tıbbi cihazlar arasındaki sınırları zorlamaktadır. İmplant, Dinamik Güç Yönetimi ile işlemci ve implant arasındaki RF bağlantısı üzerinden veri ve güç alışverişi yaparak çalışır.
Tıbbi cihazlarda kenar yapay zekası için bir sonraki sınır, giyilebilir cihazlar veya yatak başı monitörleri değil; doğrudan insan vücudunun içidir. Cochlear'in yeni piyasaya sürdüğü Nucleus Nexa Sistemi, aşırı güç kısıtlamalarını yönetirken, kişiselleştirilmiş verileri cihaz üzerinde depolarken ve zaman içinde yapay zeka modellerini iyileştirmek için kablosuz yazılım güncellemeleri alırken, makine öğrenimi algoritmaları çalıştırabilen ilk koklear implantı temsil ediyor.
Yapay zeka uygulayıcıları için teknik zorluk baş döndürücü: beş farklı işitsel ortamı gerçek zamanlı olarak sınıflandıran bir karar ağacı modeli oluşturmak, onlarca yıl dayanması gereken minimum bir güç bütçesine sahip bir cihazda çalışacak şekilde optimize etmek ve tüm bunları doğrudan insan sinir dokusuyla etkileşim halinde yapmak.
Karar ağaçları, ultra düşük güçlü bilişimle buluşuyor
Sistemin zekasının özünde, gelen sesi analiz eden ve Konuşma, Gürültülü Konuşma, Gürültü, Müzik veya Sessiz olarak kategorize eden bir çevre sınıflandırıcı olan SCAN 2 yer alıyor.
Cochlear'in Küresel CTO'su Jan Janssen, AI News'e özel bir röportajda, "Bu sınıflandırmalar daha sonra bir tür makine öğrenimi modeli olan bir karar ağacına girdi olarak verilir," diye açıklıyor. "Bu karar, implant'a gönderilen elektriksel sinyalleri uyarlayan, o durum için ses işleme ayarlarını ayarlamak için kullanılır."
Model harici ses işlemcisinde çalışır, ancak işin ilginç yanı burasıdır: İmplantın kendisi, Dinamik Güç Yönetimi aracılığıyla zekaya katılır. Veri ve güç, işlemci ve implant arasında geliştirilmiş bir RF bağlantısı üzerinden iç içe geçer, bu da yonga setinin, ML modelinin çevresel sınıflandırmalarına göre güç verimliliğini optimize etmesini sağlar.
Bu sadece akıllı güç yönetimi değil; implante edilebilir bilişimde en zor problemlerden birini çözen kenar yapay zekası tıbbi cihazları: Pilini değiştiremediğinizde bir cihazı 40+ yıl nasıl çalışır durumda tutarsınız?
Konumsal zeka katmanı
Çevresel sınıflandırmanın ötesinde, sistem, hedef ve gürültü uzamsal desenleri oluşturmak için iki yönlendirmesiz mikrofondan gelen girdileri kullanan ForwardFocus adlı bir uzamsal gürültü algoritması kullanır. Algoritma, hedef sinyallerin önden geldiğini, gürültünün ise yanlardan veya arkadan geldiğini varsayar, ardından arka plan parazitini azaltmak için uzamsal filtreleme uygular.
Bunu yapay zeka açısından kayda değer kılan şey, otomasyon katmanıdır. ForwardFocus, karmaşık işitsel sahnelerde gezinen kullanıcılardan bilişsel yükü kaldırarak özerk olarak çalışabilir. Uzamsal filtrelemeyi etkinleştirme kararı, çevresel analize dayalı olarak algoritmik olarak gerçekleşir; kullanıcı müdahalesi gerekmez.
Yükseltilebilirlik: Tıbbi cihaz yapay zekası paradigma değişimi
İşte bunu önceki nesil implantlardan ayıran atılım: İmplant cihazın kendisinde yükseltilebilir donanım yazılımı. Geçmişte, bir koklear implant cerrahi olarak yerleştirildikten sonra, yetenekleri dondurulurdu. Yeni sinyal işleme algoritmaları, geliştirilmiş ML modelleri, daha iyi gürültü azaltma - bunların hiçbiri mevcut hastalara fayda sağlayamazdı.
Nucleus Nexa İmplantı ch