الكشف عن كوفيد-19 من خلال الصوت؟ طريقة جديدة لم يتم التحقق منها بعد

لقد أصبح الوباء في الخارج خطيرًا بشكل متزايد في الآونة الأخيرة، وأصبحت الاختبارات غير الفعالة مشكلة تحتاج إلى معالجة عاجلة. في الآونة الأخيرة، استخدم باحثون من جامعة كارنيجي ميلون وجامعة كامبريدج أجهزة كشف الصوت لتطبيق الذكاء الاصطناعي على الإجراءات المساعدة للكشف والتشخيص.

انتشر وباء فيروس كورونا الجديد في الخارج، وأصبحت طرق الكشف المعقدة ونقص المعدات عقبات في عملية الوقاية من الوباء والسيطرة عليه.

وذكرت العديد من وسائل الإعلام أن عدم كفاية الاختبارات هو أحد الأسباب التي تجعل العديد من البلدان غير قادرة على تتبع الوباء بشكل فعال، مما يؤدي إلى ارتفاع سريع في الحالات.

في الآونة الأخيرة، استخدمت جامعتان مشهورتان، جامعة كارنيجي ميلون وجامعة كامبريدج، بالصدفة طريقة جديدة: تحليل المعلومات الصوتية من خلال أنظمة الذكاء الاصطناعي للكشف عن خطر الإصابة بفيروس كوفيد-19.

جامعة كارنيجي ميلون: النتائج بالدقائق

في جهاز اختبار كاشف الصوت COVID الذي توفره جامعة كارنيجي ميلون، يتعين إكمال العديد من التسجيلات الصوتية، ويمكن الحصول على نتائج مخاطر العدوى في بضع دقائق فقط.

بعد الدخول إلى الموقع والتسجيل، يجب عليك ملء معلوماتك الشخصية. وتشمل المعلومات المعنية العرق والعمر والحالة الصحية وما إذا كان المريض قد تم تشخيصه أو تم تشخيصه من قبل، وما إلى ذلك.

بعد ملء المعلومات المذكورة أعلاه، تحتاج إلى تسجيل معلومات الصوت مثل السعال، ونطق حروف العلة الإنجليزية، وقراءة الأرقام والحروف الأبجدية، وما إلى ذلك.

تم تدريب النموذج باستخدام بيانات من المرضى المؤكدين وموضوعات الاختبار الطبيعية، ويمكنه تصنيف ومطابقة الأصوات المدخلة حديثًا.

في النهاية، يتم إرجاع درجة تشير إلى مدى تطابق الصوت المسجل مع خصائص العدوى في بيانات مرضى كوفيد-19 التي تم جمعها.

ولكي يكون حكم النظام دقيقا قدر الإمكان، فلابد أن تكون هناك بيانات تدريبية كافية ويجب أن تغطي معلومات متنوعة. ويدعو الباحثون إلى مشاركة المزيد من المتطوعين.

وبالإضافة إلى ذلك، يقولون إن النظام قابل للتطوير، وإذا كان الصوت يأتي من شخص يعاني من أمراض تنفسية أخرى، فإن الخوارزمية يمكن أن تتعلم الخصائص الصوتية لهذا النوع من المرض.

عنوان المختبر:
https://cvd.lti.cmu.edu/cvd/

عند زيارة الموقع قبل وقت النشر، تبين أنه مغلق مؤقتًا بسبب التحديث والصيانة. وقال المسؤول المختص إنه من المتوقع أن يعود الموقع للعمل مرة أخرى خلال نهاية هذا الأسبوع.

جامعة كامبريدج: إنها مجرد جمع بيانات

على غرار جامعة كارنيجي ميلون، أطلقت جامعة كامبريدج أيضًا مشروعًا للكشف عن مرض كوفيد-19 باستخدام الصوت. لكن الفرق البسيط هو أن جامعة كامبريدج تقوم فقط بجمع البيانات ولا تقدم نتائج الاختبارات.

الطريقة التي يجمع بها النظام البيانات مماثلة. ويتطلب ذلك ملء المعلومات الأساسية والمعلومات الطبية، وجمع المعلومات الصوتية عبر ميكروفون الهاتف المحمول كعينات تدريبية.

وبالمثل، سوف يقوم النظام أيضًا بالتحقق من الحالة الصحية الجسدية للمستخدم، مثل ما إذا كان يعاني من الحمى أو أصيب بالعدوى. تشمل العناصر التي يجب تسجيلها أصوات الزفير، وأصوات السعال، وصوت قراءة النص.

وأوضحت قائدة المشروع البروفيسورة سيسيليا ماسكولو أنه نظرًا لأن مجموعات البيانات الكبيرة لهذه الدراسة صغيرة جدًا، فمن الضروري جمع كمية كافية من البيانات من أجل توفير خوارزميات أفضل للكشف المبكر.

وأضاف أنه بعد تجميع البيانات، حتى لو لم تكن هناك حالات إيجابية كافية لفيروس كورونا، يمكن العثور على معلومات تتعلق بأمراض الجهاز التنفسي الأخرى.

الهدف النهائي لهذا المشروع هو تطوير خوارزمية التعلم الآلي التي يمكنها اكتشاف الأمراض تلقائيًا وتقديمها في شكل تطبيق كشف يمكن استخدامه على نطاق واسع.

عنوان المشروع:
https://www.covid-19-sounds.org/zh/index.html

هل يمكن التعرف بدقة على الصوت من خلال التحليل الجنائي؟

يعتبر المشروعان مستقلين عن بعضهما البعض، ولكن الأساليب والمبادئ المستخدمة تشترك في بعض النقاط. ومع ذلك، لم يقدم أي من الجانبين الكثير من المعلومات حول المبادئ المحددة للمشروع.

لقد كان فريق البحث في جامعة كارنيجي ميلون ملتزمًا منذ فترة طويلة بتكنولوجيا الطب الشرعي الصوتي. ويعتقدون أن الصوت البشري، المتأثر بحالة وصحة أعضائه، يمكنه الكشف عن بيانات فسيولوجية ونفسية وحتى طبية.

سيصاب المرضى المصابون بفيروس الالتهاب الرئوي ببعض الآفات في رئتيهم، مما يؤثر على معايير مثل أنماط تنفسهم، مما يسبب بعض الخصائص غير الطبيعية في الأصوات التي يصدرونها، وهي ميزة يمكن للخوارزمية التقاطها.

ويتكون فريق جامعة كامبريدج أيضًا من العديد من الخبراء والأطباء. وفي مقدمة المشروع، ذكروا أنه باعتباره مرضًا تنفسيًا، فإن الأصوات التي يصدرها الأشخاص المصابون بفيروس كورونا الجديد ستكون لها خصائص معينة، بما في ذلك الأصوات، وفترات التنفس، والسعال.

ورغم أن هذا النهج جديد، فإن كلا المشروعين لا يزال في مراحله الأولى. وفي تقرير لهيئة الإذاعة البريطانية (بي بي سي)، تم استخدام مصطلح "مشاكل التسنين" للإشارة إلى صعوبة هذا الحل.

ومع ذلك، كانت هناك بعض الحالات الناجحة في الدراسات السابقة حيث تم استخدام الصوت لتشخيص الأمراض.

على سبيل المثال، تركز شركة ResApp Health، التي تأسست في عام 2014، على استخدام خوارزميات التعلم الآلي لتحليل أصوات السعال لتشخيص وقياس شدة الأمراض المزمنة والحادة المختلفة. وقد تم التوصل إلى بعض النتائج حتى الآن، والتي يمكن استخدامها لتشخيص أمراض مثل الربو والالتهاب الرئوي والتهاب القصيبات الهوائية.

كما حصلت شركة أخرى، تدعى سوندي، على براءة اختراع أمريكية لتشخيص الكلام العام الماضي. يمكن للمنصة التي طوروها تحديد الحالة الصحية للمريض من خلال كلامه من خلال استشعار وتحليل التغييرات الدقيقة في الصوت، مما يساعد الأطباء في تشخيص حالات مثل الاكتئاب والخرف.

وبالمقارنة بالأبحاث الناضجة، فإن مشروع تشخيص كوفيد-19 باستخدام الصوت ليس حساسًا للوقت فحسب، بل إنه يحتوي أيضًا على القليل جدًا من البيانات الصوتية حول المرض، لذا فهو أيضًا صعب للغاية ويشكل تحديًا كبيرًا.

هناك جدل، وما إذا كان فعالاً أم لا يبقى إلا التحقق.

بالنسبة لكلا المشروعين، لم تتم الموافقة على البحث من قبل إدارة الغذاء والدواء أو مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها ولا يمكن استخدامه للتشخيص الطبي الرسمي.

الهدف الأكبر في هذه المرحلة هو دعوة المزيد من الأشخاص (بما في ذلك المرضى المؤكدين والأشخاص العاديين) للمساهمة ببياناتهم الصوتية لتعزيز تقدم مشروع البحث هذا ومن ثم المساعدة في السيطرة على الأوبئة مثل فيروس كورونا الجديد.

ويوجد أيضًا جدل حول ما إذا كانت هذه الدراسات فعالة أم لا. على سبيل المثال، إذا كانت شدة الوباء تختلف في مناطق مختلفة، فهل سيؤدي هذا إلى تحيز تحليلي في النموذج؟ على الرغم من أن التسجيل الصوتي البسيط مريح، إلا أن المعلومات الصوتية التي يتم جمعها لا تلبي متطلبات التحليل العلمي.

ويبدو الآن أن احترافية النظام ودقته لا تزال بحاجة إلى انتظار مزيد من التحقق. قبل ذلك، لم يكن أحد يعرف الطريق إلى الأمام، ولكن من ناحية أخرى، هذا هو سحر الاستكشاف العلمي.

-- زيادة--