هوش مصنوعی یکی از شاخه های علوم کامپیوتر است. تحقیقات و اقدامات انجام شده در این حوزه، تحولات عظیمی را در فناوری اطلاعات و علوم مختلف از جمله پزشکی ایجاد کرده است. در این مقاله، به بررسی کامل هوش مصنوعی و پزشکی می پردازیم.
مفهوم هوش مصنوعی
هوش مصنوعی، تلاش می کند هوشمندی را به گونه ای در ماشین ها ایجاد کند که بتوانند رفتارهای هوشمندانه ی انسان را تقلید کنند. این شاخه از علوم کامپیوتر، به خودکارسازی رفتارهای هوشمندانه در ماشین ها، رایانه ها و دستگاه ها می پردازد.
یک سیستم دارای هوش مصنوعی را نمی توان کاملا مصنوعی یا کاملا هوشمند دانست. این سیستم، هدفمند است و در پی حل مسائل به روش مصنوعی است. سیستم هوش مصنوعی براساس دانش، تجربه و الگوهای استدلالی توسط انسان ایجاد شده است.
امروزه هوش مصنوعی در صنایع مختلف کاربرد دارد. یکی از کاربردهای آن، صنعت پزشکی است که در این مقاله بیشتر درمورد هوش مصنوعی و پزشکی صحبت می کنیم.
تاریخچه هوش مصنوعی
هوش مصنوعی شاخه علمی جدیدی محسوب نمی شود بلکه از سال 1950 مطرح بوده است. البته، ریاضی دانان و فلاسفه، از مدت ها پیش تر موضوعات مرتبط با استدلال و منطق را مطرح کردند. این منطق و استدلال ها، پایه و اساس کامپیوترهای دیجیتال و دستگاه های برنامه پذیر را شکل دادند.
تست تورینگ
یکی از افرادی که نقشی مهم در ابداع و پیشرفت هوش مصنوعی ایفا کرد، آقای آلن تورینگ بود. عملی ساختن هر استدلال ریاضی در کامپیوتر با استفاده از اعداد ۰ و ۱، براساس تئوری تورینگ بود. آلن تورینگ، در سال 1950 مقاله ای درمورد هوش مصنوعی ارائه داد که بعدها این مقاله، تست تورینگ نام گرفت.
در تست تورینگ عنوان شده که اگر فردی از پشت دیوار یا یک جداکننده مانند دیوار، با کامپیوتر مکاتبه کند و نداند او کامپیوتر است و پس از پایان مکاتبه نیز متوجه انسان نبودن او نشود، چنین کامپیوتری را می توان ماشین هوشمند نامید. زیرا این ماشین در مقابل یک انسان به حد کافی از استدلال و منطق کافی استفاده کرده است.
نتایج تست تورینگ
این تست تاحدی هوشمندی را توجیه کرد اما هنوز ماشینی اختراع نشده که در این تست بطور کامل موفق باشد. همچنین یکی از پیشتازان هوش مصنوعی، هربت سیمون پیش بینی کرد: در مدت ۲۰ سال، کامپیوترهای هوشمند می توانند بسیاری از کارهای انسان را انجام دهند. که امروزه می بینیم این پیش بینی درست بوده است!
مشکلات طی شده توسط هوش مصنوعی
برخی از مشکلاتی که درمورد نمایش اطلاعات و معلومات وجود دارد، عبارتند از:
۱- وجود برخی استدلال های پیش فرض و مسائل، که محققان هوش مصنوعی با پیاده سازی برخی الگوریتم ها، این مشکل را حل کرده اند.
- اطلاعات وسیعی برای قضاوت عام نیاز است. در این زمینه، محقققان توانستند کامپیوترهایی بسازند که از منابع اطلاعاتی به کسب مفاهیم و دانش بپردازد و اطلاعات خود را افزایش دهد.
- برخی مفاهیم را نمی توان در قضاوت عام توضیح داد. برای پیاده سازی الگوریتم هایی که بتوان این مفاهیم را با آنها توضیح داد، نیاز به استفاده از زبانی بر پایه Sub-Symbolic داریم.
شاخه های مختلف هوش مصنوعی
قبل از بررسی هوش مصنوعی و پزشکی، به بررسی شاخه های مختلف هوش مصنوعی می پردازیم. هوش مصنوعی دارای شاخه های مختلفی است که عبارتند از:
بینایی ماشین: در این شیوه، ماشین در تلاش است تا تصاویر دو بعدی را پردازش کند و به کمک آنها، به پردازش جهان سه بعدی اقدام کند. درنهایت، می تواند اشیائی که در تصویر می بیند را درک کرده و براساس آنها تصمیم گیری داشته باشد.
شبکه عصبی: شبکه مصنوعی عصبی یا Artificial Neural Networks نوعی از مدل یادگیری است. در این روش، سعی شده کارکرد سیناپس ها در مغز انسان تقلید شود و سعی دارد مانند مغز انسان به پردازش اطلاعات بپردازد.
سیستم های خبره: در این روش، برای تصمیم گیری در یک فرایند، شیوه ی تفکر یک متخصص شبیه سازی می شود. درنهایت، نتایج حاصل از تحلیل داده ها برای سایرین ارائه می شود.
یادگیری ماشین: در این شیوه، کامپیوتر داده ها را پردازش می کند. پس از پردازش، الگوهای موجود در آن را بصورت هوشمندانه استخراج کرده و یاد می گیرد. پس از یادگیری، از این الگوها استفاده می کند. از این روش در حوزه هوش مصنوعی و پزشکی نیز استفاده می شود.
الگوریتم ژنتیک: هدف این الگوریتم ها، تقلید فرایند تکامل طبیعی موجودات زنده است. این الگوریتم ها به مرور زمان تکامل می یابند.
رباتیک: ابداع ماشین هایی که با استفاده از سنسورهای هوشمند، اطلاعات محیط اطراف را دریافت می کنند. این ماشین ها با پردازش اطلاعات دریافت شده، نتایجی خاص را استنتاج می کند و به کمک آنها تصمیم گیری می کند. این حوزه نیز توانسته کمک های زیادی به پیشرفت هوش مصنوعی و پزشکی کند.
هوش مصنوعی و پزشکی
تلاش های هوش مصنوعی در علم پزشکی بسیار مهم و سرنوشت ساز است. زیرا با جان انسان ها در ارتباط است و هدف آن کاهش مرگ و میر است. هوش مصنوعی، تحولات زیادی را در علم پزشکی ایجاد کرده است.
اقدامات انجام شده مرتبط با هوش مصنوعی و پزشکی
اقدامات زیادی به کمک علم هوش مصنوعی در صنعت پزشکی انجام شده است که اهمیت فراوانی دارد. در ادامه به بررسی تعدادی از این کاربردها می پردازیم:
هوش مصنوعی و پزشکی: نرم افزار تشخیص بیماریها
این نرم افزار به گونه ای طراحی شده که به کمک هوش مصنوعی می تواند بیماریها را براساس علائم تشخیص دهد. به گونه ای که کاربر می تواند نشانه های بیماری را وارد رایانه کند و سپس فهرستی از بیماریهای احتمالی را مشاهده کند.
این نرم افزار حوزه هوش مصنوعی و پزشکی، قادر به تشخیص بیش از 2000 بیماری و آگاه به 300 نوع علائم بیماریها است. همچینن اطلاعات جامعی درمورد 600 آزمایش پزشکی ذخیره می کند.
همچنین می توان 130 مورد جراحی و 900 نوع دارو را در پایگاه داده آن ذخیره نمود. همچنین امکانات دیگری ازجمله ثبت شرح حال بیمار، جستجوی اطلاعات بیماری و روش درمان، بانک داروها و شیوه و مصرف، تجویز هوشمند دارو و بسیاری موارد دیگر در این گونه نرم افزارها موجود است.
هوش مصنوعی و پزشکی: تشخیص عفونت های قلبی و التیام زخم های باز
به کمک برخی برنامه های جدی هوش مصنوعی، امکان تشخیص عفونت های قلبی و درمان زخم های باز برای پزشکان ایجاد شده است. این نرم افزار توانسته باعث صرفه جویی بسیاری از هزینه های آزمایشگاهی و بیمارستانی شود.
عفونت های قلبی دارای نرخ مرگ و میر حدودا 40 تا ۵۰ درصد در میان عفونت های بسیار وخیم است. هدف از طراحی این نرم افزار در شاخه هوش مصنوعی و پزشکی، کمک به تشخیص این عفونت بدون قرار دادن لوله کاوشی در درون مری فرد بیمار است.
همچنین زخم های باز، یکی از مشکلاتی هستند که درمان دشواری دارند و به گفته ی پزشکان، این زخمها هر درمانی را رد کرده و هیچ درمانی برای آنها موثر و مفید نیست. مواردی ازجمله زخم پای دیابتی و برخی زخم های بیمارستانی، از این دسته هستند.
برای رفع این مشکل، به کمک هوش مصنوعی و پزشکی، داده های این بیماران پردازش می شود. رایانه به کمک این اطلاعات، مدلی سه بعدی از زخم بیمار را ایجاد و نحوه درمان و بهبود سریع آن را نشان می دهد و زمان تقریبی بهبود آن را تخمین می زند.
انجام عمل های جراحی به کمک ربات ها
پیشرفت هوش مصنوعی و پزشکی، به جراحان امکان می دهد به کمک ابزارهای کوچکتر، برش های دقیق تری در عمل های جراحی انجام دهند. هوش مصنوعی از داده های حاصل از عمل های جراحی مشابه که قبلا انجام گرفته، استفاده می کند.
این داده ها را با سوابق پزشکی و داده های زمان واقعی ترکیب کرده و به انجام عمل جراحی بهتر، هم برای جراحان و هم بیماران کمک می کند. عمل های جراحی به کمک هوش مصنوعی، صرفه جویی زیادی را در صنعت پزشکی حاصل کرده است.
پیش بینی آینده هوش مصنوعی و پزشکی
در آینده ای نزدیک، به کمک هوش مصنوعی، سه روند مهم در تشخیص بیماریها رخ می دهد:
دستگاه های تصویربرداری تشخیصی مینیاتورسازی می شوند.
به کمک تصویربرداری سریع، برخی بیماری ها قبل از وقوع تشخیص داده می شوند.
وضعیت بیمار بدون نیاز به اپراتور و عامل انسانی ارزیابی و سنجیده می شود.
براساس تحقیقات انجام شده در زمینه هوش مصنوعی و پزشکی، اثبات شده که کاربرد هوش مصنوعی در علم پزشکی می تواند موجب صرفه جویی سالانه 150 میلیارد دلاری تا سال 2026 برای شاخه پزشکی آمریکا شود. همچنین تا سال 2028 صنعت پزشکی به طور کامل برطبق هوش مصنوعی پیشرفت می کند.
