19 de out de 2009

Redes Neurais, Neurociência e Inteligência Artificial na Medicina




Redes Neurais:
O cérebro humano é considerado o mais fascinante processador baseado em carbono existente, sendo composto por aproximadamente 10 bilhões neurônios. Todas as funções e movimentos do organismo estão relacionados ao funcionamento destas pequenas células. Os neurônios estão conectados uns aos outros através de sinapses, e juntos formam uma grande rede, chamada REDE NEURAL. As sinapses transmitem estímulos através de diferentes concentrações de Na+ (Sódio) e K+ (Potássio), e o resultado disto pode ser estendido por todo o corpo humano. Esta grande rede proporciona uma fabulosa capacidade de processamento e armazenamento de informação.

Foi pensando em como os neurônios trabalham que pesquisadores desenvolveram neurônios artificiais.O segredo não está na arquitetura dessa rede, mas na forma como ela processa: Redes Neurais não rodam programas, elas aprendem!




A grande vantagem disso é que para executar tarefas, uma rede neural não precisa guardar instruções de comando e executá-las de forma lógica, como num computador tradicional. Ao invés disso, a rede aprende o que é preciso ser feito e executa a função. Dessa forma, uma mesma rede, se ela for capacitada com os neurônios necessários para tal, é capaz de executar várias funções diferentes, independente de espaço de memória. Uma rede neural consegue aprender qualquer função que uma pessoa possa saber e não há limites para a quantidade de informação que ela possa processar.
As redes neurais são principalmente utilizadas para criar sistemas de inteligência artificial. Os computadores tradicionais podem fazer isso de forma simulada, mas sua principal função é seguir regras ou comandos oferecidos pelo usuário. Assim, a inteligência artificial gerada por computadores tradicionais são simulações de inteligência real, ou seja, apresentam respostas segundo regras e comandos de um programa pré-estabelecido.
Já  os sistemas de IA baseados em redes neurais conseguem aprender com seus erros e executar diferentes processos, independente de instruções.





Aplicações na Medicina:
Computação Bioinspirada é uma área de pesquisa da Computação que estuda e desenvolve técnicas de Computação inspiradas na Biologia e utiliza estas técnicas para a resolução de problemas práticos.

O aprendizado de máquinas, por exemplo, não está somente relacionado a robôs. Pode ser aplicada a um computador programado para reconhecer materiais microbiológicos, como o DNA. Para isso, o computador agrupa dados biológicos e os classifica. Com isso, é possível, além de fazer o reconhecimento de paternidade, realizar a comparação entre espécies de animais
"Outra aplicação é na medicina. Se descobrirmos através do reconhecimento do DNA, o que causa determinadas doenças, poderemos saber quem tem tendência a ter quais tipos de problemas", conta o professor Mello.

De forma geral, todas as pesquisas trabalham com a compreensão de informações conhecidas no passado, interpretação lógica desses dados e criação de um modelo matemático capaz de expressá-las. "Nessa lógica, quanto mais informações o computador tem como referência, maior são suas chances de acertar", explica Rodrigo Mello,  do grupo de Computação Bioinspirada (BioCom) do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP.
Outra aplicação das redes neurais e da AI na Medicna são os Sistemas de Apoio a Decisão Clínica, onde softwares são desenvolvidos para aprenderem com base nos dados inseridos e ajudarem na análise de dados como imagens de mamografias, colonoscopias ou mesmo dados de acompanhamento clínico para prognósticos.





Postagens populares