DesignSpark Electrical Logolinkedin
Menu Suche
Ask a Question

21 Feb 2019, 13:52

Dream-Team: Wie Robotik und KI gemeinsam unsere Krankheiten heilen können

Das bessere Verständnis von anspruchsvollen Analysetechniken wie dem maschinellen Lernen birgt das Potenzial, die Leistung von Robotersystemen in Branchen wie dem Gesundheitswesen drastisch zu verbessern.

Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der die beiden Wissenschaftszweige der Robotik und der künstlichen Intelligenz zusammenfinden, um das Leben für alle einfacher und bequemer zu gestalten.

In dieser fernen Utopie sind intelligente Fabriken mit flexiblen Fertigungslinien in der Lage, hochindividuelle Waren äußerst rasch zu produzieren.

Derweil bieten im Gesundheitswesen zuvor ungeahnte Anwendungen der Automatisierung Behandlung und Pflege auf höchstem Niveau.

Klingt das für Sie alles zu gut, um wahr zu sein? Wohl eher nicht. Durch die kürzliche Zusammenführung mehrerer wichtiger Technologien sind solche Szenarien weitaus weniger unrealistisch, als Sie denken mögen.

Der Grund für diesen Optimismus ist die zunehmende Wertschätzung der sich ergänzenden Natur von Robotik und KI. Diese Kombination birgt ein enormes Potenzial in allen Branchen.

Bevor wir uns jedoch einige interessante Anwendungen ansehen, ist zunächst ein wenig Kontext erforderlich. Roboter wurden bisher als reaktive Arbeiter angesehen: sie erfordern eine Programmierung und folgen dann einem präskriptiven Befehlssatz. Die Anwendung von AI – allgemein beschrieben als die Entwicklung von Computersystemen, die Aufgaben ausführen können, welche normalerweise menschliche Intelligenz erfordern – bedeutet jedoch, dass Robotern selbständiges „Denken“ beigebracht werden könnte. Genau hier wird es spannend.

Die KI schließt den Bereich des maschinellen Lernens ein, der Statistiken und mathematische Optimierung nutzt, um Muster in mitunter riesigen Datenmengen zu erkennen. Anschließend erstellen Algorithmen ein Modell aus den kumulierten Daten, um Prognosen oder Entscheidungen zu treffen, ohne explizit für die Ausführung der Aufgabe programmiert zu sein.

Führt man das nun auf die nächste Ebene, können diese Algorithmen in Schichten mit zunehmender Komplexität gebaut werden, die von der Struktur neuronaler Netzwerke im Gehirn inspiriert sind. Diese Technik, die als Deep Learning bezeichnet wird, ist zu einer noch fortschrittlicheren Form der erweiterten Mustererkennung in der Lage und kann daher zur Lösung weitaus größerer Probleme herangezogen werden.

Robotikanwendungen

Was bedeutet das in der Praxis? Nun, wir haben bereits erlebt, wie KI und ihre verschiedenen Unterfelder bei der Entwicklung einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wurden, etwa bei virtuellen Assistenten wie Amazon Alexa und Apple Siri. In zunehmendem Maße werden Robotik und KI in der Industrie kombiniert, und in vielen Sektoren ist man schon ganz aufgeregt und gespannt auf die neuen Möglichkeiten, die sich dadurch eröffnen.

Laut einem kürzlich veröffentlichten Bericht von PwC, der mehrere konvergierende Trends aufzeigt, die die Einführung von KI unterstützen, ist das Gesundheitswesen einer der Bereiche, der am meisten Potenzial für diese Entwicklung birgt. Eine alternde Bevölkerung bedeutet, dass der globale Wunsch nach Kostensenkungen im Gesundheitswesen besteht. Die jüngsten Fortschritte bei Sensoren und WLAN-Konnektivität sowie die Aufrüstung von IT-Systemen bedeuten, dass jetzt wesentlich hochwertigere Gesundheitsdaten verfügbar sind. Dadurch wurde der Zugriff auf Daten demokratisiert, sodass Patienten eine besser informierte Rolle in ihrer eigenen Versorgung spielen können als je zuvor.

Diese Faktoren bedeuten, dass das Gesundheitswesen perfekt positioniert ist, um die wachsenden Fähigkeiten von Robotik und KI zu nutzen, so PwC. Dies führt zur Einführung von stärker automatisierten Systemen, die unterstützen oder bei Entscheidungen helfen, die sich stärker auf das Leben der einzelnen Menschen auswirken. Letztendlich könnte die KI für Untersuchungen, Diagnosen, Behandlungen und die Patientenversorgung genutzt werden. So könnte sie Ärzten helfen, Entscheidungen zu beschleunigen, und sogar bestimmte Aufgaben auszuführen.

Welche Arten von Anwendungen entwickeln sich also allmählich? In Bezug auf Untersuchungen stellt die Denkfabrik IPPR in einem kürzlich veröffentlichter Bericht fest, dass KI-inspirierte automatisierte Systeme eine große Rolle bei der Reduzierung von repetitiven und administrativen Aufgaben spielen könnten, wodurch dem Personal mehr Zeit für die direkte Patientenversorgung zur Verfügung stünde. Zu den vielen Aktivitäten, die mit digitaler Technologie durchgeführt werden sollten, gehören die Kommunikation medizinischer Notizen, die Buchung von Terminen und die Verarbeitung von Rezepten.

Der Bericht prognostiziert auch eine Zukunft, in der Roboter und KI-Systeme gemeinsam Patienten einschätzen, behandeln und die klinische Praxis unterstützen. Eine im Krankenhaus eintreffende Person durchläuft vielleicht erst eine digitale Triage in einem automatisierten Beurteilungsraum, wobei die KI-Systeme, einschließlich maschinellem Lernen, sogar Krankheiten wie Lungenentzündung, Brust- und Hautkrebs, Augenerkrankungen und Vorstufen von Diabetes diagnostizieren können.

Noch bemerkenswerter ist der potenzielle Einsatz von Robotern für die Chirurgie. Bereits heute werden ferngesteuerte chirurgische Robotersysteme eingesetzt, die aus Steuerkonsole, Armen und Überwachungssystemen sowie Software bestehen. Diese Systeme werden bei minimalinvasiven Eingriffen wie dem Binden von Knoten, dem Einführen von Schrauben und dem Nähen verwendet, da sie diese Aufgaben mit größerer Genauigkeit und Beweglichkeit als der Mensch ausführen. Das roboter-assistierte Da-Vinci-Operationssystem von Intuitive Surgical in Kalifornien ist vielleicht das bekannteste Beispiel für diese Technologie. Weltweit werden davon mehr als 4.500 Roboter eingesetzt.

Tatsächlich hatte der globale Markt für OP-Robotik laut einem Bericht von Allied Market Research im Jahr 2017 einen Wert von 56,294 Milliarden USD und soll bis ins Jahr 2024 einen Wert von 98,737 Milliarden USD erreichen, . Das Anwendungsspektrum wird sich in den kommenden Jahren schnell erweitern, je mehr die Patienten die Angst vor der automatisierten Chirurgie verlieren. In Großbritannien stellte CMR Surgical beispielsweise vor kurzem seinen Versius-Roboter vor, der kleiner, flexibler und vielseitiger sein soll als die bislang existierenden Roboter, sodass er ein breiteres Spektrum an Operationen ausführen kann.

Denkende Maschinen

Längerfristig wird der Einsatz von Robotern mit KI die Einführung automatisierter chirurgischer Eingriffe beschleunigen. Dies ist nach wie vor ein relativ neuer Forschungsbereich, und die ersten dieser Geräte sind erst in jüngster Zeit bekannt geworden. Im vergangenen Jahr führten plastische Chirurgen am Maastricht University Medical Center die weltweit erste mikrochirurgische Intervention mit „Roboterhänden“ durch, die Blutgefäße mit einem Durchmesser von 0,3 bis 0,8 mm im Arm des Patienten nähen konnten. Der chirurgische Roboter, der von Microsure entwickelt wurde, einer Ausgründung der Eindhoven University of Technology und der Maastricht University, wurde von einem Chirurgen gesteuert, dessen Handbewegungen analysiert, dann in kleinere und präzisere Bewegungen umgewandelt und schließlich von den winzigen Roboterhänden ausgeführt wurden. Das Gerät verwendet außerdem KI, um Erschütterungen in den Bewegungen des Chirurgen zu kompensieren, wodurch das Verfahren einfacher durchgeführt werden konnte. Für die Zukunft besteht die Hoffnung, dass Chirurgen den KI-inspirierten Roboter bei anderen Arten komplexer mikrochirurgischer Verfahren wie der Geweberekonstruktion werden einsetzen können.

Auch nach einer Operation kann die Robotik in der postoperativen Versorgung eine Rolle spielen. Der IPPR-Bericht prognostiziert eine große Zukunft für sogenannte „Roboter am Krankenbett“ mit Spracherkennungssoftware, die auf KI basiert, und Patienten bei Mahlzeiten, Transport und Rehabilitation unterstützen. Die Roboter und ihre digitalen Systeme verbessern die Kommunikation mit Familie und Freunden des Patienten und Biosensoren ermöglichen die Fernüberwachung und Alarmierung beispielsweise bei lebensbedrohlichen Situationen wie einer Blutvergiftung.

Über das Gesundheitswesen hinaus können mechanische Pflegehelfer Menschen im Alter befähigen, ein besseres, längeres und erfüllteres Leben zu führen und ihr soziales Umfeld zu verbessern, indem sie besser mit Freunden und Familienmitgliedern in Verbindung bleiben.

Potenzial erkennen

Es ist also klar, dass Robotik und KI in der gesamten Gesundheitsbranche einen deutlichen Einfluss haben – von der Diagnose und Behandlung bis hin zur Genesung sowie Pflege und Versorgung. Die Frage lautet: Wohin führt der Weg? Wäre es nicht sinnvoll, diese Technologie in verwandten Sektoren wie Fitness und Lifestyle einzusetzen? Der Markt für Wearables wie Fitbit ist in den letzten Jahren exponentiell gewachsen, und da die KI-Kenntnisse zunehmen und das maschinelle Lernen intelligenter wird, könnten solche Geräte zunehmend eingesetzt werden, um nach vorhersehbaren wesentlichen Merkmalen zu suchen, die auf Gesundheitsprobleme in der Entstehungsphase hinweisen, während sie gleichzeitig über Behandlungsoptionen beraten. In solchen Fällen wird die Diagnose möglicherweise nicht mehr von medizinischen Spezialisten erstellt, sondern von der KI durch die Erkennung von Mustern, die aus der Datenanalyse gewonnen wurden.

Kurz gesagt: Robotik und KI versprechen enorme Fortschritte bei einer Vielzahl von Anwendungen. Und vielleicht wird das wahre Potenzial dieser spannenden, sich ergänzenden Technologien nur durch die Grenzen unserer Vorstellungskraft eingeschränkt.

Favourite things are Family, Music and Judo. Also, I have the ability to retain and quote useless facts, something that pleases me but can annoy others. My engineering hero - Isambard Kingdom Brunel

21 Feb 2019, 13:52

Kommentare