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Diagnostic par intelligence artificielle pour la COVID-19 utilisant uniquement des enregistrements de toux

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"L'intelligence artificielle ne fait pas le poids face à la stupidité naturelle." Albert Einstein
 
"Avec l'intelligence artificielle, nous invoquons le démon." Elon Musk

"Les tentatives de création de machines pensantes nous seront d'une grande aide pour découvrir comment nous pensons nous-mêmes" Alain Turing

« C'est joli, le progrès ? Demain, quand on offrira un livre à un gamin, il le tournera dans tous les sens pour savoir où il faut mettre les piles. » Coluche


Rappel 1  ,INTELLIGENCE ARTIFICIELLE :
L'intelligence artificielle (IA, ou AI en anglais pour Artificial Intelligence) consiste à mettre en œuvre un certain nombre de techniques visant à permettre aux machines d'imiter une forme d'intelligence réelle. L'IA se retrouve implémentée dans un nombre grandissant de domaines d'application.
IA
La notion voit le jour dans les années 1950 grâce au mathématicien Alan Turing. Dans son livre Computing Machinery and Intelligence, ce dernier soulève la question d'apporter aux machines une forme d'intelligence. Il décrit alors un test aujourd'hui connu sous le nom « Test de Turing » dans lequel un sujet interagit à l'aveugle avec un autre humain, puis avec une machine programmée pour formuler des réponses sensées. Si le sujet n'est pas capable de faire la différence, alors la machine a réussi le test et, selon l'auteur, peut véritablement être considérée comme « intelligente ».

De Google à Microsoft en passant par Apple, IBM ou Facebook, toutes les grandes entreprises dans le monde de l'informatique planchent aujourd'hui sur les problématiques de l'intelligence artificielle en tentant de l'appliquer à quelques domaines précis. Chacun a ainsi mis en place des réseaux de neurones artificiels constitués de serveurs et permettant de traiter de lourds calculs au sein de gigantesques bases de données.

miserere

Rappel 2, OREILLE ABSOLUE : « Celui ou celle doté(e) de l’oreille absolue peut associer n’importe quel son à une note : le bruit d’une sonnette, le bip d’une touche de clavier, le vrombissement du micro-ondes… » Un exemple extraordinaire de l'oreille absolue Mozart.
Autre célèbre et impressionnante démonstration du pouvoir de l’oreille absolue : la retranscription du Miserere d’Allegri par Wolfgang Amadeus Mozart. En 1770, le jeune compositeur voyage avec son père à travers l’Europe, et tous deux assistent à une représentation du Miserere, au Vatican.A cette époque, l’oeuvre vocale de Gregorio Allegri est encore jalousement protégée par le Vatican : nul n’a le droit de la reproduire ou de la diffuser en dehors de ses murs. Peu importe au jeune Mozart, alors âgé de 14 ans et qui, le soir même de son écoute, retranscrit le Miserere de mémoire… Une oeuvre pour deux chœurs, à neuf voix. Mozart avait donc l’oreille absolue (il a identifié et mémorisé chaque note), mais il était aussi tout bonnement génial !

Résumé de l'article in extenso

Objectif : l'hypothèse de départ, les sujets COVID-19, en particulier les sujets asymptomatiques peuvent être distingués avec précision à partir d'un enregistrement de téléphone portable à toux forcée utilisant l'intelligence artificielle.

Pour former notre modèle MIT Open Voice, nous avons construit un pipeline de collecte de données d'enregistrements de toux COVID-19 via notre site Web (opensigma.mit.edu) entre avril et mai 2020 et avons créé le plus grand ensemble de données audio COVID-19 équilibré contre la toux signalée à ce jour avec 5320 sujets.

Méthodes : Nous avons développé un cadre de traitement de la parole AI qui exploite les extracteurs de caractéristiques de biomarqueurs acoustiques pour pré-cribler le COVID-19 à partir des enregistrements de toux, et fournir une carte de saillance patient personnalisée pour surveiller longitudinalement les patients en temps réel, de manière non invasive et essentiellement zéro coût variable.

Les enregistrements de toux sont transformés avec le coefficient spectral de fréquence et entrés dans une architecture basée sur un réseau neuronal convolutif (CNN) composé d'une couche de biomarqueurs de Poisson et de 3 ResNet50 pré-entraînés en parallèle, produisant un diagnostic de pré-dépistage binaire.

Nos modèles basés sur CNN ont été formés sur 4256 sujets et testés sur les 1064 sujets restants de notre ensemble de données. L'apprentissage par transfert a été utilisé pour apprendre les caractéristiques des biomarqueurs sur des ensembles de données plus volumineux, précédemment testés avec succès dans notre laboratoire sur la maladie d'Alzheimer, ce qui améliore considérablement la précision de discrimination COVID-19 de notre architecture.

Résultats : Lorsqu'il est validé avec des sujets diagnostiqués à l'aide d'un test officiel, le modèle atteint une sensibilité au COVID-19 de 98,5% avec une spécificité de 94,2% (ASC: 0,97). Pour les sujets asymptomatiques, il atteint une sensibilité de 100% avec une spécificité de 83,2%.

Conclusions : Les techniques d'IA peuvent produire un outil de dépistage asymptomatique COVID-19 à grande échelle, gratuit, non invasif, en temps réel, à tout moment, instantanément distribuable, pour augmenter les approches actuelles pour contenir la propagation du COVID-19.

Les cas d'utilisation pratiques pourraient être pour le dépistage quotidien des étudiants, des travailleurs et du public lors de la réouverture des écoles, des emplois et des transports, ou pour des tests en piscine.

rabelaisCommentaires : l'IA et sa formidable évolution récente est de plus en plus importante en médecine. Dans l'exemple sus cité de la toux pour diagnostiquer la Covid-19 c'est un peu comme si on avait sélectionné  des milliers d'"oreilles absolues" à l'écoute de la toux de milliers de patients , puis d'en faire une synthèse pour arriver à un diagnostic discréminant. Est-ce qu'un individu qui a de plus l'oreille absolue pourrait-il avoire le même résultat que l'IA. A priori non car chaque "oreille absolue" diffère d'une autre sur certaines notes et accords, l'IA peut en faire le mixe et arriver au resultat diagnostique.Ce résumé simpliste n'est pas très loin de la réalité de l'IA qui peut emmagasiner des millions voire des milliards de données et en extraire face à un problème donné la "substantifique moelle" pour une démarche précise merci Rabelais...... Non, l'IA n'est pas TERMINATOR. En médecine l'IA n'est pas là pour se substituer au médecin , je suis très attaché à la médecine Hippocratique, mais à l'aider pour des démarches difficiles afin d'être plus performant pour le patient, principal souci de tous les médecins....normalement !

Pour @GrusonDavid   "
Le thème de l’IA en santé se retrouve dans les premiers dossiers que traitera le nouveau comité (un comité pilote d’éthique du numérique) .Un gros travail a effectivement été mis en œuvre dans le cadre de la préparation de la révision de la loi de bioéthique. La reconnaissance du principe de garantie humaine de l’IA – c’est-à-dire la garantie d’une supervision humaine de toute utilisation du numérique en santé – représente une avancée considérable."

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