Que l’intelligence sache voir et conduire des voitures, qu’elle sache parler et échanger avec nous, qu’elle sache jouer au Go mieux que nous… Toute cela ne nous impressionne plus et est presque entré dans notre quotidien. Dans la panoplie des compétences de l’IA vient s’ajouter l’odorat. Des chercheurs britanniques affirment avoir mis au point une IA qui, en sentant votre haleine, sait si vous êtes malade et de quelle maladie vous souffrez.
Des scientifiques de l’université de Loughborough au Royaume uni ont développé un système d’IA qui peut sentir l’haleine humaine et apprendre à identifier une gamme de substances révélatrices de maladies que nous pourrions expirer. Leurs travaux sont publiés sur la plateforme scientifique ResearchGate
L’odorat est utilisé par les animaux et même les plantes pour identifier des centaines de substances différentes qui flottent dans l’air. Mais par rapport aux autres animaux, l’odorat humain est beaucoup moins développé et n’est certainement pas utilisé pour les activités quotidiennes. Pour cette raison, l’homme n’est pas particulièrement conscient de la richesse de l’information qui peut être transmise par l’air et qui peut être perçue par un système olfactif très sensible. L’IA est peut-être sur le point de changer cela.
A la recherche de l’empreinte olfactive
Depuis quelques décennies, les laboratoires du monde entier peuvent utiliser des machines pour détecter de très petites quantités de substances dans l’air. Ces machines, appelées spectromètres de masse de chromatographie en phase gazeuse ou CG-SM, peuvent analyser l’air pour découvrir des milliers de molécules différentes connues sous le nom de composés organiques volatils.
Dans la machine GC-MS, chaque composé d’un échantillon d’air est d’abord séparé puis décomposé en fragments, créant ainsi une empreinte digitale distinctive à partir de laquelle les composés peuvent être reconnus. L’image ci-dessous est une visualisation d’une petite partie des données d’une analyse d’un échantillon d’haleine.
Chaque pic représente un fragment de molécule. Les caractéristiques particulières de ces pics révèlent la présence de substances distinctes. Souvent, même le plus petit pic peut être crucial. Parmi les centaines de composés présents dans l’haleine humaine, quelques-uns d’entre eux pourraient révéler la présence de divers cancers, même à des stades précoces. Les laboratoires du monde entier expérimentent donc la GC-MS en tant qu’outil de diagnostic non invasif pour identifier de nombreuses maladies, sans douleur et en temps opportun.
Malheureusement, le processus peut prendre beaucoup de temps. De grandes quantités de données doivent être inspectées et analysées manuellement par des experts. La quantité de composés et la complexité des données font que même les experts prennent beaucoup de temps pour analyser un seul échantillon. Les humains sont également sujets à l’erreur, peuvent manquer un composé ou confondre un composé pour un autre.
Le nez de l’IA à la rescousse
Les chercheurs de l’Université de Loughborough ont adapté les dernières technologies d’intelligence artificielle pour percevoir et apprendre un autre type de données : les composés chimiques dans les échantillons d’haleine. Des modèles mathématiques inspirés du cerveau, appelés réseaux d’apprentissage profond, ont été spécifiquement conçus pour « lire » les traces laissées par les odeurs.
Une équipe de médecins, d’infirmières, de radiographes et de physiciens médicaux du Edinburgh Cancer Centre a prélevé des échantillons d’haleine sur des participants subissant un traitement contre le cancer. Les échantillons ont ensuite été analysés par deux équipes de chimistes et d’informaticiens.
Une fois qu’un certain nombre de composés ont été identifiés manuellement par les chimistes, des ordinateurs ont acquis les données pour former des réseaux d’apprentissage profond. Le calcul a été accéléré par des dispositifs spéciaux, appelés GPU, qui peuvent traiter plusieurs informations différentes en même temps. Les réseaux d’apprentissage profond ont appris de plus en plus de chaque échantillon d’haleine jusqu’à ce qu’ils puissent reconnaître des schémas particuliers qui ont révélé des composés spécifiques dans l’haleine.
Les ordinateurs équipés de cette technologie ne prennent que quelques minutes pour analyser de manière autonome un échantillon d’haleine qui prenait auparavant des heures par un expert humain. En effet, l’intelligence artificielle rend l’ensemble du processus moins cher, mais surtout plus fiable. Plus intéressant encore, ce logiciel intelligent acquiert des connaissances et s’améliore au fil du temps en analysant un plus grand nombre d’échantillons. Par conséquent, la méthode n’est pas limitée à une substance particulière. Grâce à cette technique, les systèmes d’apprentissage en profondeur peuvent être formés pour détecter de petites quantités de composés volatils ayant des applications potentiellement étendues en médecine, en criminalistique, en analyse environnementale et autres.
« Si un système d’IA peut détecter les marqueurs de la maladie, il devient alors possible de diagnostiquer si nous sommes malades ou non » précise l’un des auteurs de l’étude, Andrea Soltoggio . « Cela a un grand potentiel, mais cela pourrait aussi s’avérer controversé » ajoute-t-il. En effet, pour l’instant il n’est pas question que l’IA établisse le moindre diagnostic. On lui demande simplement de nous renifler, d’identifier les composants qu’elle découvre dans notre haleine, et de laisser faire ensuite les médecins. Il est vrai que pendant longtemps, les médecins de l’Antiquité tout comme ceux de Molière n’avaient pas d’autre moyen que leur nez pour poser un diagnostic et identifier une maladie. L’odorat, éclipsé par la prépondérance des moyens lourds de diagnostic, serait-il réhabilité grâce à l’IA ?
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