Исследователи из Apple продемонстрировали, что существующие наушники AirPods потенциально могут работать как пульсометры на базе искусственного интеллекта. Недавнее исследование показало, что базовые модели, разработанные для обработки звука, могут точно определять частоту сердечных сокращений по фонокардиограммам со средней абсолютной погрешностью всего 2,73 удара в минуту.
Технология мониторинга сердечного ритма с искусственным интеллектом
В исследовании было использовано более 20 часов записей сердечных ритмов, сделанных в больнице, из общедоступного набора данных, что позволило создать 23 381 пятисекундный фрагмент сердечного ритма для анализа. Исследователи обнаружили, что слои среднего уровня в моделях ИИ наиболее эффективны для обнаружения сердечных ритмов, в то время как более глубокие слои, обычно оптимизированные для распознавания речи, оказались менее подходящими для анализа биологических звуков. Это открытие говорит о том, что Apple следует сосредоточиться на конкретных компонентах своей архитектуры ИИ, а не использовать полные речевые модели для приложений для отслеживания состояния здоровья.
В исследовании были протестированы шесть популярных базовых моделей, в том числе HuBERT, wav2vec2, wavLM, Whisper и разработанная Apple модель CLAP. Несмотря на то, что эти модели не были специально обучены для применения в здравоохранении, они не уступали традиционным методам, основанным на ручных аудиохарактеристиках, или превосходили их, демонстрируя универсальность систем ИИ общего назначения при применении к специализированным медицинским задачам.
Производительность модели Apple CLAP
В исследовании Apple по мониторингу сердечного ритма лучшей оказалась их собственная модель CLAP (Contrastive Language-Audio Pretraining), которая с поразительной точностью определяла частоту сердечных сокращений по аудиозаписям. Эта запатентованная модель превзошла другие протестированные базовые модели, обеспечив уровень точности, сравнимый со специализированными медицинскими устройствами. Исключительные результаты модели CLAP позволяют предположить, что Apple разработала специализированные возможности обработки звука, которые могут быть особенно эффективны для приложений для мониторинга здоровья.
Согласно некоторым отчётам, при обработке фонокардиограмм модель продемонстрировала потенциал для достижения точности мониторинга сердечного ритма до 98,7%. Такой уровень точности делает AirPods потенциальными конкурентами специализированных устройств для мониторинга здоровья, предлагая значительное преимущество, поскольку они используют оборудование, уже имеющееся у миллионов пользователей по всему миру, а не требуют покупки специализированного оборудования.
Потенциал интеграции AirPods
Существующие микрофоны в AirPods могут улавливать звуки сердцебиения, в то время как ИИ обрабатывает данные в фоновом режиме, обеспечивая пассивный мониторинг здоровья без дополнительных усилий со стороны пользователя. Благодаря такой бесшовной интеграции отслеживание сердечного ритма будет таким же простым, как ношение AirPods во время повседневных занятий — будь то тренировка, поездка на работу или прослушивание музыки. Технология потенциально может выявлять нарушения сердечного ритма, такие как фибрилляция предсердий, аналогично тому, как Apple Watch в настоящее время обеспечивают мониторинг ЭКГ и уведомления о нарушениях ритма.
В отличие от специализированных медицинских устройств, требующих сознательного участия пользователя, этот подход превратит устройство, используемое в основном для прослушивания музыки, в многофункциональный медицинский прибор. Для миллионов пользователей, у которых нет Apple Watch, но которые регулярно пользуются AirPods, эта инновация может демократизировать доступ к сложным функциям отслеживания состояния здоровья с помощью уже имеющегося у них оборудования. По последним данным, грядущая модель AirPods Pro 3 может стать первой моделью Apple, в которой будет реализована эта технология.
Приложения для мониторинга работоспособности
Опираясь на свои обширные инициативы в области здравоохранения, компания Apple, используя искусственный интеллект для мониторинга сердечного ритма с помощью AirPods, делает то, что Bloomberg назвал «самым масштабным шагом компании в области здравоохранения». Исследование Apple «Сердце и движение», в котором приняли участие более 140 000 человек, уже продемонстрировало, как носимые устройства могут эффективно отслеживать состояние сердечно-сосудистой системы и физическую активность. Эта исследовательская база обеспечивает естественный путь для внедрения функций мониторинга сердечного ритма в будущих моделях AirPods.
Потенциальные возможности применения в здравоохранении выходят за рамки простого мониторинга сердечного ритма и включают в себя выявление таких серьёзных заболеваний, как фибрилляция предсердий, которая была успешно реализована в Apple Watch. Исследования показали, что раннее выявление таких аритмий с помощью носимых устройств может привести к значительному облегчению симптомов после лечения и может предотвратить развитие сердечной недостаточности. Для получения разрешения регулирующих органов Apple, скорее всего, потребуется провести обширную клиническую проверку, аналогичную предыдущим исследованиям, которые доказали эффективность мониторинга ЭКГ с помощью смарт-часов.