I chip di silicio e il salvataggio della vista delle persone sono l'eredità dei ricercatori in sala operatoria

Jul 05, 2023

La ricerca sull’intelligenza artificiale (AI), condotta alla fine degli anni ’90 da Ken Tobin e altri presso l’Oak Ridge National Laboratory, è alla base della tecnologia ora utilizzata nelle cliniche sanitarie di una catena di farmacie per fornire diagnosi telemediche salvavista a centinaia di migliaia di persone. pazienti diabetici.

Immagina questo: un paziente che ha appreso di recente da un operatore sanitario in una clinica farmaceutica di avere il diabete, è tornato in clinica per un esame della vista.

In questo scenario, il fornitore della farmacia ha scattato foto di entrambi gli occhi con una piccola macchina fotografica. Ha caricato le immagini da un computer a un sito internet visionate in remoto da un oculista che cura malattie e disturbi degli occhi. La diagnosi le verrà inviata via email entro circa un giorno e lei informerà il paziente dei risultati.

Avrebbe potuto dire al paziente: "Dovresti sottoporsi a questo esame ogni anno. Una complicazione grave può essere la retinopatia diabetica. In questo caso livelli elevati di zucchero nel sangue possono danneggiare i piccoli vasi sanguigni nella retina nella parte posteriore degli occhi.

"La malattia alla fine può renderti cieco. Ma se la prendiamo abbastanza presto prima che ti accorgi che stai perdendo la vista, puoi sottoporti a un intervento chirurgico al laser per salvarti la vista."

L'oftalmologo che effettua la diagnosi utilizza un sistema di recupero di immagini basato sul contenuto (CBIR) che cerca e abbina automaticamente le immagini dell'occhio del paziente con immagini dell'occhio simili in un ampio database. L'archivio comprende immagini che presentano segni di occhi sani, di occhi che mostrano i primi segni di retinopatia diabetica (correggibile con la chirurgia laser) e di occhi così gravemente colpiti dalla malattia che la cecità è inevitabile.

Qual è l'origine di questa tecnologia che ha portato alla comodità dell'uso dei servizi di CVS MinuteClinic e degli endocrinologi? Deriva dalla ricerca sull'intelligenza artificiale condotta da Tobin e altri presso l'ORNL.

Tobin, responsabile della ricerca e dei partenariati universitari presso la Oak Ridge Associated Universities dal 2020, ha descritto i sistemi CBIR che lui e i colleghi dell'ORNL hanno sviluppato e brevettato durante un recente discorso sui suoi 35 anni di innovazione e leadership agli Friends of ORNL. Ha affermato che lo sviluppo del CBIR è stato "un predecessore dei progressi dell'intelligenza artificiale di cui abbiamo letto ultimamente nelle notizie, come ChatGPT".

"Quando ripenso alla mia carriera, ciò che mi fa dormire bene la notte è il risultato ottenuto dalla diagnosi telemedica della retina perché salva o mantiene la vista di migliaia di pazienti", ha detto Tobin, che si è descritto come "un esperto di imaging che ha utilizzato l'intelligenza artificiale. "

Ha aggiunto di essere anche orgoglioso dello sviluppo tecnologico da lui guidato che ha aiutato l'industria statunitense dei semiconduttori a "migliorare la resa dei prodotti e ridurre gli sprechi" per ottenere dispositivi di alta qualità e aumentare i profitti del settore. I dispositivi a semiconduttore, altrimenti noti come "chip", sono componenti essenziali nei circuiti elettronici delle nostre auto, laptop, tablet intelligenti e smartphone.

La tecnologia di recupero automatizzato delle immagini dei semiconduttori di ORNL è classificata al nono posto tra i 10 maggiori successi di trasferimento tecnologico del laboratorio. Queste 10 tecnologie principali rappresentano il 48% delle royalties del laboratorio.

Il lavoro iniziale di Tobin con Shaun Gleason, Tom Karnowski e altri per SEMATECH, un consorzio di aziende di semiconduttori come Hewlett Packard, IBM e Motorola, ha portato allo sviluppo di un sistema CBIR per i produttori, grazie al finanziamento LDRD (Laboratory Directed Research & Development) in 1998-99 dall'ORNL.

Le aziende di semiconduttori producono wafer di silicio, che creano circuiti integrati nei dispositivi elettronici. Un wafer, di diametro compreso tra 8 e 11 pollici, può contenere fino a 600 chip semiconduttori, ognuno dei quali ha potenzialmente milioni o miliardi di transistor. Un singolo wafer, che può contenere fino a tre milioni di componenti, costa migliaia di dollari.

"I produttori di chip vogliono sapere in che modo il processo di produzione può produrre chip scadenti o difettosi", ha affermato Tobin. Per aumentare il numero di chip buoni e ridurre al minimo il numero di quelli difettosi, il produttore deve determinare rapidamente quale dei complicati processi di produzione dei semiconduttori è difettoso e necessita di essere riparato.