感染

韩国使用人工智能快速识别炭疽威胁

作者:佚名 来源:煎蛋网 日期:2017-08-09
导读

          为了防范生化恐怖主义,韩国的科学家正训练人工智能来快速识别炭疽。新技术还不是 100% 的准确,但比目前的测试方法要快得多。也可能彻底改变判断人们那些神秘的白色粉末是否是致命生化武器的方式。

关键字:  炭疽威胁 

        科学家正训练人工智能 (AI) 来识别炭疽孢子。

        为了防范生化恐怖主义,韩国的科学家正训练人工智能来快速识别炭疽。新技术还不是 100% 的准确,但比目前的测试方法要快得多。也可能彻底改变判断人们那些神秘的白色粉末是否是致命生化武器的方式。

        韩国高科所的研究人员将一种叫全息显微术的成像技术和人工智能结合在了一起。他们创建的算法可以分析细菌孢子的影像,并且在不到一秒的时间内确认是否是炭疽威胁。根据这篇发表在上周《Science Advances》中的文章,这种技术的准确率大概在 96%。

        炭疽病是由存在于土壤中的炭疽杆菌引起的传染病。偶尔有人因为接触染病动物的皮或者肉而感染炭疽。但是炭疽也是一种危险的生物武器:2001 年,藏在邮件中的炭疽孢子感染了 22 人,并造成其中 5 人死亡。

        炭疽孢子进入人体后会立即开始增殖并毒化血液,引发类似流感的症状。如果不及时治疗,因吸入炭疽孢子而染病的人死亡率高达 85%,且有些人在出现症状的一至两天内就会死去。因皮肤接触而感染的炭疽病倒是没有那么致命。另外,对于炭疽病的易感人群——比如实验室工作人员和从事动物毛皮相关工作的人员,已经有一种炭疽病的疫苗了。对于其他人的治疗会用上抗生素,而且最好是在接触炭疽之后立即使用。

炭疽检测非常重要

        所以快捷的炭疽检测方法是很重要的。目前最常用的检测方法之一是分析炭疽孢子的遗传物质,或者在当有人感染的时候,分析感染组织中的细菌。但这通常需要一段时间用于进行细菌培养,以便获得足够用来分析的遗传物质。密苏里大学的细菌学家 George Stewart 没有参与这项研究,但他也在研究炭疽检测方法,他表示“目前最快的方法也差不多需要一天时间来获得结果。”

        研究带头人 YongKeun Park(朴永康?)目前正与韩国国防发展局合作,以寻求更快的炭疽筛选技术。他们的目标是防备朝鲜以炭疽作为生物武器。

        Park 采用了一种称为全息显术的图像技术:传统的显微镜只能捕捉光从物体上散射出来的强度,而全息显微镜还能够检测出光的轨迹。由于不同的结构和组成可以改变光从细胞身上反射的方式,研究人员认为全息显微镜镜可以区分出炭疽孢子和与之非常相似但毒性较小的其他孢子之间在光线反射方面那些细微,但是非常关键的差别。

AI 可以在几秒内识别炭疽孢子

        Park 和他的团队写了一种深度学习算法,从来自五种不同细菌的 400 余个孢子中发现这些关键的差异。其中一种是会引发炭疽病的炭疽杆菌,另外四种是与其相似的其他细菌。研究人员没有具体告诉神经网络如何识别不同的细菌种类——AI 自己发现了这一点。经过一定的训练后,AI 分辨炭疽孢子的准确率大约在 96% 左右。

        这种技术还谈不上完善,因为作为一种检测生物武器的手段,技术必须是 100% 准确的。Park 表示,“这个技术的缺陷在于,它的检测准确率要低于现在通行的其他方式。”Stewart 认为可能是不同菌株之间细微的差异骗过了算法,毕竟每个细菌种类都有多个菌株,但是机器只针对其中一个菌株进行了训练。不过这项新技术还是很有用的,毕竟它太快了。Stewart 说,“新技术不需要进行细菌培养、不需要提取 DNA,除了必须获得孢子的图像之外,它什么都不需要。”

新技术可以让针对炭疽生化攻击的准备更加充分

        下一步,Park 想试着给神经网络提供更多孢子的图像,以提高检测的准确性。与此同时,这项技术也可以作为一种预筛选工具,用于决定人们接触到的可疑白色粉末是否是炭疽细菌,以及是否开始使用抗生素。之后再由更慢但更准确的传统方法来确认预筛选的结果。

        “这篇论文改变不了什么”,Park 说,但我们朝着快速检测炭疽前进了一步。“这可以让我们针对这种生化攻击威胁有更充分的准备。”

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