تحلیل سریع و کم‌هزینه داده‌های حرکتی انسان با هوش مصنوعی

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از نیواطلس، دانشمندان با استفاده از ویدئویی که به صورت همزمان با یک جفت گوشی هوشمند گرفته شده، یک برنامه تصویربرداری حرکتی منبع باز به نام «اوپن کپ» (opencap) ایجاد کرده‌اند. این برنامه داده‌های حرکتی انسان را با تجزیه تحلیل سریع یک سیستم هوش مصنوعی جمع‌آوری می‌کند تا سپس در محیط‌های بالینی برای توان بخشی، برنامه ریزی پیش از جراحی و تشخیص بیماری تنها با یک درصد هزینه فناوری سنتی مورد استفاده قرار گیرد.

محققان دانشگاه استنفورد با سرمایه‌گذاری موسسه ملی سلامت آمریکا، اوپن کپ را ایجاد کردند که از دو گوشی آیفون کالیبره شده برای اندازه‌گیری حرکت انسان و مکانیزم‌های اسکلتی - عضلانی زیربنایی که حرکت را تقویت می‌کند، استفاده می‌کند. 

این فناوری سریع‌تراز فناوری‌های سنتی جمع‌آوری اطلاعات مشابه عمل می‌کند و هزینه‌آن بسیار کمتر از هزینه ۱۵۰ هزار دلاری راه اندازی کلینیک‌های تخصصی است که از حدود هشت دوربین با فناوری بالا استفاده می‌کنند.

اسکات دلپ نویسنده ارشد و استاد مهندسی زیستی و مهندسی مکانیک در استنفورد می‌گوید: اوپن کپ حرکت انسان را تجزیه تحلیل می‌کند.

این تجزیه و تحلیل می‌تواند درمان بیماران با مشکلات حرکتی را اطلاع رسانی کند، به پزشکان کمک کند تا برای جراحی برنامه ریزی و چگونگی درمان‌های مختلف را بررسی کنند. همچنین می‌تواند به طور بالقوه برای غربالگری بیماری استفاده شود که در آن تغییرات در راه رفتن یا تعادل ممکن است به راحتی در طول معاینات معمول پزشکی مشاهده نشود.

محققان اوپن‌کپ را روی ۱۰۰ شرکت کننده آزمایش کردند و ویدئویی ضبط کردند که سپس توسط هوش مصنوعی برای ارزیابی فعال سازی عضلات، بار مفاصل و حرکت مفاصل تحلیل شد. جمع‌آوری داده‌ها برای هر ۱۰۰ شرکت کننده کم‌تر از ۱۰ ساعت طول کشید و تجزیه و تحلیل در ۳۱ ساعت انجام شد. جمع آوری داده‌ها برای هر فرد حدود ۱۰ دقیقه طول کشید و پردازش به صورت خودکار در پلتفرم ابری آغاز شد که به صورت رایگان در دسترس محققان قرار دارد.

اسکات اولریش، یکی از نویسندگان این تحقیق در آزمایشگاه عملکرد انسانی استنفورد گفت: جمع‌آوری و پردازش داده‌های بیومکانیکی که اوپن‌کپ در عرض چند دقیقه فراهم می‌کند، چند روز زمان می‌برد.

این داده‌ها نشانه‌های بدن (زانوها، باسن، شانه‌ها و سایر مفاصل) و نحوه حرکت آن‌ها در یک فضای سه بعدی را مورد مطالعه قرار می‌دهد. سپس از مدل‌های پیچیده فیزیک و زیست شناسی سیستم اسکلتی عضلانی برای ارزیابی چگونگی حرکت بدن و نیرو‌های موجود در آن استفاده می‌کند. این امر اطلاعات مهمی در مورد زوایا و بار‌های مفصلی فراهم می‌کند.

دلپ گفت: حتی به شما خواهد گفت که کدام ماهیچه‌های خاص حین فعال می‌شوند.

محققان بر این باورند که این نوع جمع آوری داده، همراه با تحلیل یادگیری عمیق، عصر جدیدی برای تحقیقات بیومکانیک خواهد بود.

دلپ گفت: ژنوم انسان وجود دارد، اما این در واقع حرکت کل مجموعه حرکات انسان است که به صورت کمی ثبت شده است.

دلپ افزود: امید ما این است که در دسترسی به تحلیل حرکت انسان، اوپن کپ ترکیب معیار‌های کلیدی بیومکانیکی را در مطالعات، آزمایش‌ها و شیوه‌های بالینی بیشتر و بیشتری را برای بهبود نتایج بیماران در سراسر جهان تسریع کند.