ภาพทางการแพทย์ที่สร้างขึ้นใหม่โดยใช้เทคนิคปัญญาประดิษฐ์ (AI) นั้นไม่น่าเชื่อถือ ตามการวิจัยล่าสุดโดยทีมนักคณิตศาสตร์นานาชาติ ทีมงานพบว่าเครื่องมือการเรียนรู้เชิงลึกที่สร้างภาพคุณภาพสูงจากเวลาสแกนสั้น ๆ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงและสิ่งประดิษฐ์หลายอย่างในข้อมูลที่อาจส่งผลต่อการวินิจฉัย พบปัญหาเหล่านี้ในหลายระบบ บ่งบอกว่าปรากฏการณ์นี้แก้ไขได้ไม่ง่าย
การลดเวลาในการสแกนทางการแพทย์
สามารถลดต้นทุนและช่วยให้ทำการสแกนได้มากขึ้น เพื่อเปิดใช้งานสิ่งนี้ นักวิจัยบางคนได้พัฒนาระบบ AI ที่สร้างภาพคุณภาพสูงจากการสแกนที่มีความละเอียดต่ำ อุปกรณ์ถ่ายภาพทางการแพทย์จะสุ่มตัวอย่างจุดข้อมูลน้อยกว่าปกติที่จำเป็น และ AI จะปรับปรุงข้อมูลเหล่านี้เพื่อสร้างภาพที่มีความละเอียดสูง AI ฝึกฝนชุดข้อมูลก่อนหน้าจากรูปภาพคุณภาพสูง นี่เป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่จากเทคนิคการสร้างใหม่แบบคลาสสิกตามทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ ซึ่งไม่ได้เรียนรู้หรือพึ่งพาข้อมูลก่อนหน้า
อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในProceedings of the National Academy of Sciencesพบว่าอัลกอริธึม AI เหล่านี้มีปัญหาเรื่องความไม่เสถียรอย่างร้ายแรง การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเล็กน้อย เช่น การปรากฏตัวของเนื้องอกขนาดเล็ก อาจไม่สามารถจับภาพได้ ในขณะที่สิ่งรบกวนเล็กๆ น้อยๆ ที่แทบจะตรวจไม่พบได้ เช่นเดียวกับที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของผู้ป่วย สามารถนำไปสู่สิ่งประดิษฐ์ที่รุนแรงในภาพสุดท้าย
ทีมงานที่นำโดยAnders Hansenจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
ได้ทำการทดสอบโครงข่ายประสาทเทียม 6 เครือข่ายที่ได้รับการฝึกฝนเพื่อสร้างภาพที่ปรับปรุงจากการสแกนด้วย MRI หรือ CT นักวิจัยได้ป้อนข้อมูลเครือข่ายที่ออกแบบมาเพื่อจำลองปัญหาที่เป็นไปได้สามประการ ได้แก่ การก่อกวนเล็กน้อย การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเล็กน้อย และการเปลี่ยนแปลงของอัตราการสุ่มตัวอย่างเปรียบเทียบกับข้อมูลที่ฝึก AI
นักวิจัยกล่าวว่าสิ่งรบกวนเล็กๆ น้อยๆ อาจเกิดขึ้นได้จากปัจจัยต่างๆ เช่น การขยับตัวของผู้ป่วย ปัญหาคล้ายเสียงสีขาวจากเครื่องสแกน และความแตกต่างเล็กน้อยทางกายวิภาคระหว่างคน ปัญหาดังกล่าวทำให้เกิดสิ่งประดิษฐ์และความไม่แน่นอนที่แตกต่างกันหลายอย่างในระบบ AI
“สิ่งที่เราแสดงให้เห็นก็คือการรบกวนเล็กๆ น้อยๆ ที่เล็กจนคุณมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ก็สามารถทำให้เกิดความเปลี่ยนแปลงในทันใด จนตอนนี้มีสิ่งใหม่ปรากฏในภาพ หรือสิ่งที่ถูกลบออกไป” แฮนเซ่นอธิบาย “ดังนั้น คุณจะได้รับผลบวกลวงและผลลบลวง”
เพื่อทดสอบความสามารถของระบบในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเล็กน้อย ทีมงานได้เพิ่มตัวอักษรและสัญลักษณ์จากการเล่นไพ่ลงในรูปภาพ หนึ่งในเครือข่ายสามารถสร้างรายละเอียดเหล่านี้ขึ้นมาใหม่ได้ แต่อีกห้าปัญหานำเสนอตั้งแต่การเบลอไปจนถึงการลบการเปลี่ยนแปลงที่เกือบสมบูรณ์
มีเครือข่ายประสาทเพียงเครือข่ายเดียวที่สร้างภาพ
ที่ดีขึ้นเมื่อนักวิจัยเพิ่มอัตราการสุ่มตัวอย่างในการสแกน อีกกรณีหนึ่งหยุดนิ่งโดยไม่มีการปรับปรุงคุณภาพ ขณะที่ในสามรายการ การก่อสร้างใหม่มีคุณภาพลดลงเมื่อจำนวนตัวอย่างเพิ่มขึ้น ระบบ AI ที่หกไม่อนุญาตให้เปลี่ยนอัตราการสุ่มตัวอย่าง
Hansen กล่าวว่านักวิจัยจำเป็นต้องเริ่มทดสอบความเสถียรของระบบเหล่านี้ “สิ่งที่พวกเขาจะได้เห็นในวงกว้างก็คือระบบ AI เหล่านี้จำนวนมากไม่เสถียร” เขาอธิบาย Hansen กล่าวว่า “ปัญหาใหญ่และใหญ่” คือไม่มีความเข้าใจทางคณิตศาสตร์ว่าระบบ AI เหล่านี้ทำงานอย่างไร “มันกลายเป็นกล่องดำ และถ้าคุณไม่ทดสอบสิ่งเหล่านี้อย่างถูกต้อง คุณก็จะได้รับผลร้ายอย่างสมบูรณ์”
ความไม่เสถียรที่คล้ายคลึงกันยังได้รับการเน้นในเครื่องมือการเรียนรู้เชิงลึกที่จำแนกรูปภาพ Hansen อธิบาย “คุณใช้การรบกวนเล็กน้อยและระบบ AI บอกว่าภาพของแมวนั้นเป็นรถดับเพลิงในทันใด” เขาบอกว่าตอนนี้คุณสามารถจินตนาการถึงระบบที่คุณใช้ AI ที่ไม่เสถียรเพื่อจำแนกภาพทางการแพทย์ที่สร้างใหม่โดยโครงข่ายประสาทเทียมที่ไม่เสถียรอื่น “ตอนนี้คุณกำลังตัดสินใจว่าคุณเป็นมะเร็งหรือไม่? คำถามคือ คุณอยากลองไหม” เขาถาม.
Hansen เชื่อว่าเทคนิคการสร้างใหม่เหล่านี้มีศักยภาพ แต่มีบางสิ่งที่แมชชีนเลิร์นนิงไม่สามารถเข้าใจได้ “สิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งคือการเข้าใจข้อจำกัด” เขาอธิบาย
เทคนิคดังกล่าวยังไม่ได้ใช้ในทางคลินิก ทีมงานกล่าวว่าพวกเขาสร้างการทดสอบขึ้นเนื่องจากไม่ต้องการให้ได้รับการอนุมัติจากหน่วยงานกำกับดูแล เว้นแต่จะได้รับการทดสอบอย่างละเอียดถี่ถ้วน
เรือยุคหินใหม่ตัวอย่างแรกที่ทีมของ Evershed ศึกษามาจากเรือยุคหินใหม่ที่ขุดพบในแหล่งโบราณคดีในเมือง Somerset สหราชอาณาจักร มรดกโลกของ Çatalhöyük ในอนาโตเลีย ประเทศตุรกี; Alsace ตอนล่างในฝรั่งเศส; และ Takarkori ในภูมิภาคซาฮาราทางตะวันตกเฉียงใต้ของลิเบีย ความพยายามในการออกเดทครั้งก่อนตามรูปแบบเครื่องปั้นดินเผา ชี้ให้เห็นว่าเรือเหล่านี้มีอายุตั้งแต่ประมาณ 5500 ถึง 8,000 ปี และทีมงานพบว่าการวัดของพวกเขาเห็นด้วยกับการประมาณการก่อนหน้านี้ อย่างน้อยก็ภายในสองสามทศวรรษ
จากผลลัพธ์นี้ ทีมงานจึงวิเคราะห์ชุดเครื่องปั้นดินเผาที่เพิ่งขุดขึ้นมาโดยคนงานจากพิพิธภัณฑ์โบราณคดีแห่งลอนดอนล่วงหน้าก่อนการก่อสร้างที่นั่น ตัวอย่างเหล่านี้ ซึ่งรวมถึงชิ้นส่วน 436 ชิ้นจากชาม ถ้วย และหม้ออย่างน้อย 24 ใบ คาดว่ามาจากยุคหินใหม่ตอนต้น แต่ไม่ทราบอายุที่แน่นอน
การวัดด้วยเรดิโอคาร์บอนของไขมันนมในเศษภาชนะเหล่านี้ เผยให้เห็นว่าเครื่องปั้นดินเผามีอายุ 5500 ปี Evershed อธิบายว่า “ผลการวิจัยบ่งชี้ว่าพื้นที่รอบๆ ที่ตอนนี้คือถนน Shoreditch High Street ถูกใช้ไปแล้วโดยเกษตรกรที่จัดตั้งขึ้นซึ่งกินผลิตภัณฑ์จากนมวัว แกะ หรือแพะเป็นส่วนประกอบหลักในอาหารของพวกเขา” Evershed อธิบาย “คนเหล่านี้น่าจะเชื่อมโยงกับกลุ่มผู้อพยพซึ่งเป็นคนแรกที่แนะนำการทำฟาร์มจากยุโรปภาคพื้นทวีปไปยังสหราชอาณาจักรประมาณ 4000 ปีก่อนคริสตศักราช – เพียง 400 ปีก่อนหน้า”
Credit : greenteagallery.net hassegawa.net hdpaperwall.net henryxp.net hotelsnearheathrowairport.net
