疫情擴散守門員,無症狀患者也能靠人工智慧檢驗出來?!(上)
人工智慧竟然可以透過咳嗽辨別出無症狀的新冠肺炎患者?AI真的是防疫期間最棒的神隊友!(上)
人工智慧現在可從人的咳嗽聲中，就可以認出對方是否為新冠肺炎患者──就算是無症狀患者，也能輕易被辨識出。在目前全球疫情仍未趨緩之際，AI 可說是為新冠病毒的檢測帶來新希望！
美國麻省理工學院（MIT）實驗室日前發表一篇論文，表示他們開發出的最新 AI 演算法，只要聽到人的「咳嗽聲」，就能知道這個人有沒有感染新型冠狀病毒。重要的是──這個方法對檢測出無症狀患者特別有用。
▲ MIT 新開發的人工智慧演算法，光聽咳嗽聲就能辨識新冠患者──包含無症狀患者。（示意圖，與本事件無關／Photo by UN Response to COVID-19 on Unsplash)
新冠疫情依然在全球多國延燒，目前有越來越多證據顯示，在新冠病毒感染者中「無症感染者」佔了相當大的比例。這些沒有發燒、咳嗽、四肢無力等明顯特徵的無症狀感染者，因接受檢測的機會遠遠小於有症狀的感染者、難以及早接受治療，因此是十分有可能持續傳染給他人，成為疫情防堵的最大威脅。
而近日，麻省理工學院（MIT）實驗室公開表示，他們利用 AI 成功開發出一種冠狀病毒檢測的新方法。
該方法的關鍵是分析人的「咳嗽聲」。MIT 研究人員在電氣電子工程學會（IEEE）的《醫療生物工程》（Engineering in Medicine and Biology）期刊上發表一篇論文，文中表示他們發現無症狀感染者發出的咳嗽聲、與身體健康的一般人有所不同，或可幫助協助辨識出感染病毒的患者，使預篩變得更加容易。雖然人耳無法辨認這種細微的差異，但人工智慧 AI 可以。
在此篇論文中，研究人員明確表示，他們已經開發出一種能辨識新冠肺炎患者咳嗽聲的 AI。
「聽聲」看診 人工智慧靠聲音辨識多種疾病
其實在疫情開始流行之前，研究團隊已著手開發能分析咳嗽異聲的 AI。當時的目標是一望能診斷出肺炎、哮喘和阿茲海默症等疾病。
麻省理工學院自動識別實驗室的研究科學家、同時也是此次論文共同作者之一的布萊恩‧蘇比拉納（Brian Subirana）已證明咳嗽異聲可以幫助預測阿茲海默症。由於新冠肺炎與阿茲海默症有某些相同的症狀，因此團隊便思考是否能將此技術應用至疫情檢測上。蘇比拉納表示：「感染新冠病毒疾病之後，就算是沒有出現任何症狀，你發出聲音的方式也會變得不一樣了。」
▲新冠患者就算是無症狀，發出的咳嗽聲也會與一般人不同。人類無法辨識其不同之處，但人工智慧可以。（示意圖，與本事件無關／Image by Mary Theresa McLean from Pixabay)
研究團隊訓練了稱為「ResNet-50」的神經網絡，用 1000 多個小時的語音資料集訓練，以辨識區分不同強度的聲音。有研究成果表示，聲似「mmmm」的發音可以顯示出一個人聲帶肌肉的狀況，AI 可以根據其中細微的不同，進而判斷出是否有呼吸道症狀。
之後，團隊訓練了第二個 AI 模型，用來區分言語中明顯的情緒狀態。因罹患疾病、神經系統較脆弱的人，表現出沮喪、憂鬱比表達快樂的頻率更高。研究人員是透過蒐集演員表演的資料集來開發出「語音情緒分類器」的模型，讓 AI 得以辨識如平靜、快樂和悲傷等從聲音流露出的情緒。
接著，研究團隊訓練了第三個 AI 模型，專門辨別肺部和呼吸功能的變化。
最後，該團隊將這三個模型結合在一起，並多編寫一種檢測肌肉退化的演算法。團隊試用這組結好的 AI 模型，辨識包括阿茲海默症患者在內的人聲錄音。他們發現，與舊有的 AI 相比，新 AI 可以更好地識別出患有阿茲海默症的聲音樣本。
結論表明，聲帶減弱、語言情緒、肺活量、呼吸功能以及肌肉退化這四個面向是診斷的要點，同時也可以用來檢驗是否罹患 COVID-19。
別急著跳出！下一篇文章即將介紹人工智慧如何從咳嗽辨識無症狀患者。請點此接續看下去！
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