Apple กำลังก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างเงียบๆ ซึ่งอาจเปลี่ยนหูฟังในชีวิตประจำวันให้กลายเป็นอุปกรณ์ติดตามสุขภาพสมองอันซับซ้อน งานวิจัยปัญญาประดิษฐ์ชิ้นใหม่จากทีมของ Apple ร่วมกับสิทธิบัตรที่มีอยู่ ชี้ให้เห็นว่า AirPods ในอนาคตอาจมีความสามารถในการอ่านสัญญาณคลื่นสมองเพื่อติดตามภาวะทางระบบประสาทและรูปแบบการนอนหลับ ซึ่งมีศักยภาพที่จะปฏิวัติการติดตามสุขภาพส่วนบุคคลผ่านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค
โมเดล PARS AI ของ Apple ถอดรหัสสัญญาณสมอง
ทีมวิจัยของ Apple ได้เผยแพร่โมเดล AI ครั้งสำคัญที่เรียกว่า PARS (Pairwise Relative Shift) บนแพลตฟอร์มพิมพ์ล่วงหน้า ArXiv เทคโนโลยีนี้แสดงถึงความก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญในการวิเคราะห์สัญญาณคลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG) ผ่านการเรียนรู้แบบ self-supervised การวิเคราะห์ EEG แบบดั้งเดิมต้องอาศัยการติดป้ายกำกับด้วยมือโดยผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์ที่มีค่าใช้จ่ายสูงเพื่อระบุรูปแบบต่างๆ เช่น ระยะการนอนหลับหรือจุดเริ่มต้นของการชัก แต่วิธีการของ Apple ขจัดความจำเป็นนี้ โมเดล PARS ฝึกฝนโดยตรงกับข้อมูลคลื่นสมองดิบที่ไม่ได้ติดป้ายกำกับ โดยสอนให้ตัวเองทำนายระยะห่างเชิงเวลาระหว่างส่วนต่างๆ ของสัญญาณ EEG ซึ่งทำให้มันเข้าใจโครงสร้างลึกและความสัมพันธ์ระยะยาวของกิจกรรมสมองได้โดยไม่ต้องมีการแทรกแซงจากมนุษย์
นวัตกรรมทางเทคนิค: PARS วิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงเวลาระหว่างส่วนของสัญญาณสมอง แทนการสร้างข้อมูลที่ขาดหายขึ้นมาใหม่ ซึ่งให้ความเข้าใจรูปแบบการทำงานของสมองที่เหนือกว่า
ประสิทธิภาพอันยอดเยี่ยมในการวิเคราะห์สัญญาณสมอง
ในการทดสอบอย่างเข้มงวด across ชุดข้อมูล EEG มาตรฐานสี่ชุดที่แตกต่างกัน โมเดล PARS แสดงให้เห็นถึงความสามารถอันโดดเด่น ระบบ AI นี้ทำได้ดีกว่าหรือเทียบเท่ากับวิธีการที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบันในสามจากสี่สถานการณ์การประเมิน ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพนี้มาจากการที่ PARS มุ่งเน้นการวิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงเวลาระหว่างสัญญาณ แทนที่จะเพียงแค่สร้างส่วนที่ขาดหายไปใหม่ ซึ่งเป็นวิธีการแบบดั้งเดิม การวิจัยชี้ให้เห็นว่าการวิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงเวลานี้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีความหมายมากขึ้นเกี่ยวกับรูปแบบกิจกรรมของสมอง ซึ่งอาจช่วยให้แพทย์ระบบประสาทวินิจฉัยภาวะที่ซับซ้อนได้อย่างแม่นยำและมีต้นทุนที่ประสิทธิภาพมากขึ้น
ประสิทธิภาพของโมเดล PARS: ทำได้ดีกว่าหรือเทียบเท่ากับวิธีการที่ทันสมัยที่สุดใน 3 จาก 4 ชุดข้อมูล EEG มาตรฐาน โดยใช้การเรียนรู้ด้วยการดูแลตนเองโดยไม่ต้องติดป้ายกำกับด้วยมือ
การเชื่อมโยงกับ EEG ผ่านทางหู
งานวิจัยนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษจากการใช้ชุดข้อมูล EESM17 ซึ่งประกอบด้วยข้อมูลการนอนหลับที่รวบรวมมาโดยเฉพาะผ่านระบบในหู EEG ซึ่งแสดงให้เห็นว่าขั้วไฟฟ้าที่วางอยู่ในช่องหู ถึงแม้จะอยู่ในตำแหน่งที่แตกต่างจากขั้วไฟฟ้าที่ศีรษะแบบดั้งเดิม แต่สามารถจับสัญญาณสมองที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับระยะการนอนหลับและกิจกรรมของโรคลมชักได้อย่างมีประสิทธิภาพ หูเป็นตำแหน่งที่ใช้งานได้จริงและเข้าถึงง่ายสำหรับการติดตามคลื่นสมองอย่างต่อเนื่อง ซึ่งแตกต่างจากการตั้งค่า EEG ในคลินิกที่ต้องใช้ขั้วไฟฟ้าหลายจุดบนหนังศีรษะและการติดตั้งโดยผู้เชี่ยวชาญ
หลักฐานจากชุดข้อมูล: การวิจัยใช้ชุดข้อมูล EESM17 ที่มีข้อมูลการนอนหลับที่เก็บรวบรวมผ่านระบบ EEG แบบในหู ซึ่งพิสูจน์แล้วว่าขั้วไฟฟ้าแบบติดหูสามารถตรวจจับระยะการนอนหลับและสัญญาณโรคลมชักได้อย่างมีประสิทธิภาพ
รากฐานด้านฮาร์ดแวร์ของ Apple สำหรับการติดตามสมอง
Apple ได้วางรากฐานสำหรับเทคโนโลยีนี้ผ่านการยื่นขอสิทธิบัตรหลายครั้งและการนำฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่ไปใช้งาน คำขอสิทธิบัตรปี 2023 ในชื่อ "Wearable Device for Measuring Biometric Signals" กล่าวถึงการใช้งานในหู EEG อย่างชัดเจนและแก้ไขความท้าทายทางเทคนิคที่เกี่ยวข้อง สิทธิบัตรยอมรับว่ารูปร่างของช่องหูแต่ละคนแตกต่างกันและเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา ทำให้การสัมผัสของขั้วไฟฟ้าที่สม่ำเสมอยากขึ้น วิธีแก้ปัญหาที่ Apple เสนอเกี่ยวข้องกับการติดตั้งอาร์เรย์เซ็นเซอร์สำรองรอบๆ ปลายหูฟัง โดยใช้アルゴリズム AI เพื่อเลือกชุดขั้วไฟฟ้าที่ทำงานได้ดีที่สุดอย่างต่อเนื่องและสังเคราะห์รูปแบบคลื่นที่เหมาะสมที่สุดผ่านการคำนวณแบบถ่วงน้ำหนัก
โซลูชันด้านฮาร์ดแวร์: สิทธิบัตรของ Apple ปี 2023 อธิบายเกี่ยวกับอาร์เรย์เซ็นเซอร์สำรองในหูฟังที่ใช้ AI เพื่อเลือกชุดอิเล็กโทรดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการตรวจสอบ EEG แบบต่อเนื่องจากหู
การผสานรวมกับระบบนิเวศด้านสุขภาพของ Apple
การผสานรวมการติดตาม EEG เข้ากับ AirPods มีศักยภาพที่สอดคล้องอย่างสมบูรณ์กับความสามารถในการติดตามสุขภาพที่ขยายตัวของ Apple ในอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้ บริษัทได้เพิ่มเซ็นเซอร์สุขภาพให้กับผลิตภัณฑ์ของตนอย่างต่อเนื่อง โดย AirPods Pro 3 ได้รวมการติดตามอัตราการเต้นของหัวใจเข้าไปแล้ว การเพิ่มการวิเคราะห์คลื่นสมองจะแสดงถึงก้าวต่อไปที่สมเหตุสมผลในการสร้างระบบติดตามสุขภาพส่วนบุคคลที่ครอบคลุม การพัฒนานี้อาจวางตำแหน่ง AirPods ให้เป็นอุปกรณ์อเนกประสงค์ที่รวมฟังก์ชันการทำงานด้านเสียงกับการติดตามสุขภาพอันซับซ้อน ซึ่งมีศักยภาพในการตรวจจับภาวะต่างๆ เช่น โรคการนอนหลับ โรคลมชัก หรือระดับความเครียด ผ่านการติดตามอย่างต่อเนื่องและไม่เป็นการรบกวน
อนาคตของเทคโนโลยีประสาทสำหรับผู้บริโภค
แม้ว่างานวิจัยของ Apple จะไม่ได้กล่าวถึง AirPods อย่างชัดเจน แต่การรวมกันของโมเดลการวิเคราะห์ AI ขั้นสูงกับโซลูชันฮาร์ดแวร์ที่ใช้งานได้จริง ชี้ให้เห็นอย่างแข็งแรงถึงทิศทางของบริษัท เทคโนโลยีนี้อาจทำให้ผู้บริโภคสามารถติดตามสุขภาพสมองของพวกเขาได้อย่างง่ายดายเหมือนที่พวกเขาติดตามกิจกรรมทางกายหรืออัตราการเต้นของหัวใจในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ความท้าทายที่สำคัญยังคงอยู่ รวมถึงการรับประกันความถูกต้องของสัญญาณในสภาพจริง การแก้ไขข้อกังวลด้านความเป็นส่วนตัวเกี่ยวกับข้อมูลทางระบบประสาท และการผ่านการอนุมัติทางกฎระเบียบสำหรับการใช้งานทางการแพทย์ หากนำไปใช้ได้สำเร็จ เทคโนโลยีนี้อาจเปลี่ยนแปลงพื้นฐานว่าเรามีปฏิสัมพันธ์กับอุปกรณ์และติดตามสวัสดิภาพทางระบบประสาทของเราอย่างไร