Đang tải... (xem toàn văn)
Trí tuệ nhân tạo hay trí thông minh nhân tạo Artificial intelligence là một nhánh của khoa học máy tính liên quan đến việc xây dựng các máy tính có khả năng thực hiện những nhiệm vụ thườ
Trang 1MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 2
Chương I Tổng quan về trí tuệ nhân tạo 2
1.1 Định nghĩa cơ bản về trí tuệ nhân tạo 3
1.2 Lịch sử hình thành và phát triển của AI nói chung và trong y học hiện đại nói riêng 5
1.2.1 Thực trạng AI hiện nay 5
1.2.2 Các cột mốc quan trọng trong lịch sử phát triển AI 6
1.2.3 AI trong y học hiện tại 10
1.3 Các loại AI và những thành phần cơ bản 11
1.3.1 Các loại AI 11
1.3.2 Câc thành phần cơ bản của Ai 14
Chương II Trí tuệ nhân tạo trong y học 16
2.1 Lợi thế của việc sử dụng AI trong y tế 16
2.1.1 Cung cấp dữ liệu thực tế 16
2.1.2 Tự động hóa công việc 17
2.1.3 Tiết kiệm thời gian và nguồn lực 17
2.1.4 Hỗ trợ nghiên cứu 18
2.1.5 Giảm gánh nặng cho các y bác sĩ 18
2.2 Nhược điểm của AI trong y học 18
2.2.1 Cần sự giám sát của con người 18
Trang 23.1.1 Phát hiện các ổ dịch và theo dõi nguồn lây 25
3.1.2 Dự báo một đợt bùng phát 27
3.1.3 Tiên lượng 28
3.1.4 Phát triển thuốc và vắc xin 28
3.2 Các giải pháp giúp tăng cường, phát triển và cải thiện ứng dụng của trí thông minh nhân tạo trong y tế 29
3.2.1 Hợp tác cùng nhau để xây dựng nên những AI chất lượng trong việc chămsóc sức khỏe 30
3.2.2 Cải thiện chất lương giáo dục và kỹ năng 30
3.2.3 Tăng cường chất lượng dữ liệu, quản trị, bảo mật và khả năng tương tác. 31
3.2.4 Quản lý sự thay đổi 31
3.2.5 Đầu tư vào tài năng và tạo ra các vai trò mới 32
3.2.6 Làm việc ở quy mô lớn 32
3.2.7 Quy định, hoạch định chính sách, trách nhiệm pháp lý và quản lý rủi ro 323.2.8 Kinh phí 32
Chương IV Tổng kết 33
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Chu Hồng Hải – giảng viên môn Năng lực số lớp K24CLC - TCC đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em học tập và hoàn thànhBài tập lớn này Đặc biệt, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô, người đã dày công truyền đạt kiến thức và hướng dẫn chúng em chi tiết trong quá trình làm bài Chúng em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học và tìm hiểu, nghiên cứu được trong học kỳ qua để hoàn thành bài nhưng do kiến thức hạn chế và chưa có nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên khó tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình nghiên cứu và trình bày Rất kính mong sự góp ý của quý thầy cô để bài tiểu luận của em được hoàn thiện hơn Một lần nữa, em xin trân trọng cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện bài tiểu luận này Xin trân trọng cảm ơn!
Trang 4Chương I Tổng quan về trí tuệ nhân tạo
1.1 Định nghĩa cơ bản về trí tuệ nhân tạo (Thuu) (Chương 1 trong slide thuyết trình)
Trong triển lãm công nghệ IFA 2018 diễn ra tại Berlin, các hãng sản xuất công nghệ hàngđầu thế giới như Samsung, LG, Sony, đã công bố rất nhiều các mẫu sản phẩm mới tích hợp trí tuệ nhân tạo AI nhằm tăng trải nghiệm của người tiêu dùng như các mẫu TV BRAVIA, Family Hub của Samsung; loạt thiết bị gia dụng cao cấp của LG; chú chó robotAIBO của Sony và rất nhiều các thiết bị khác cho thấy các hãng điện tử trên thế giới đều chú trọng vào việc sự phát triển của trí tuệ nhân tạo.
Trang 5Trí tuệ nhân tạo hay trí thông minh nhân tạo (Artificial intelligence) là một nhánh của khoa học máy tính liên quan đến việc xây dựng các máy tính có khả năng thực hiện những nhiệm vụ thường đòi hỏi trí thông minh của con người Nó mô phỏng các quá trình suy nghĩ, xử lí của con người bằng máy móc, đặc biệt là các hệ thống máy tính Các ứng dụng cụ thể của AI bao gồm các hệ thống chuyên gia, xử lý ngôn ngữ tự nhiên, nhận dạng giọng nói và tầm nhìn máy.Trí tuệ nhân tạo khác với việc lập trình logic trong các ngôn ngữ lập trình ở việc ứng dụng các hệ thống học máy (machine learning) để mô phỏng trí tuệ của con người trong cách xử lý công việc mà con người làm tốt hơn máy tính (Cụ thể, trí tuệ nhân tạo giúp máy tính có được những khẳ năng của trí tuệ con người như: biết suy nghĩ và lập luận để giải quyết vấn đề, biết giao tiếp do hiểu ngôn ngữ, lời nói, biết học hỏi và tự thích nghi,…) Tuy rằng trí thông minh nhân tạo thường dược công chúng biết dến như những trí thông minh siêu việt trong các tác phẩm khoa học viễn tưởng, thực chất nó lại là một trong những ngành trọng yếu của tin học Cách thức vận hành của AI thường biểu hiện qua hành vi, sự học hỏi và khả năng thích ứng một cách thông minh của máy móc Trí tuệ nhân tạo giúp máy tính có thể học hỏi từ kinh nghiệm, điều chỉnh theo những đầu vào mới và thực hiện các nhiệm vụ giống như con người Hầu hết các ví dụ về AI mà bạn nghe dến ngày nay - từ các máy tính biết chơi cờ, tự lái xe - phụ thuộc rất nhiều vào việc học sâu (DL) và xử lí ngôn ngữ tự nhiên (NLP) Bằng những công nghệ này, máy tính có thể được đào tạo để hoàn thành các nhiệm vụ cụ thể bằng cách xử lý một lượng lớn dữ liệu và nhận dạng các mẫu trong dữ liệu Trí tuệ nhân tạo tập trung vào việc xây dựng và quản lý, có thể học cách quyết định tự động và thực hiện các hành động thay cho một con người AI không phải là một công nghệ duy nhất Nó là một thuật ngữ bao gồm bất kỳ loại phần mềm hoặc phần cứng nào hỗ trợ học máy(ML), tầm nhìn máy tính (CV), thông hiểu ngôn ngữ tự nhiên (NLU) và xử lý ngôn
Trang 6ngữ tự nhiên (NLP) AI ngày nay sử dụng phần cứng CMOS thông thường và các thuật toán cơ bản giống nhau hỗ trợ, thúc đẩy các phần mềm truyền thống Các thế hệ AI dự kiến trong tương lai sẽ truyền cảm hứng cho các loại mạch và kiến trúc mới, giúp nó có thể đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu nhanh hơn và chính xác hơn người bình thườngcó thể làm.
1.2 Lịch sử hình thành và phát triển của AI nói chung và trong y học hiện đại nói riêng (Thỏ) (Chương 2 trong slide thuyết trình)
1.2.1 Thực trạng AI hiện nay.
Thực ra nguồn gốc ra đời trí tuệ nhân tạo AI không hề sớm như đã nói, nhưng nó là thànhquả tất yếu của sự phát triển khoa học và công nghệ, là giải pháp cho những bài toán khó của sự phát triển loài người trong tương lai Dưới đây chúng ta cùng điểm lại những cột mốc quan trọng trong lịch sử phát triển trí tuệ nhân tạo AI.
Ngày nay, việc tiếp tục nghiên cứu và cải tiến trí tuệ nhân tạo AI về các công nghệ nền tảng đã thể hiện rõ trong các kỹ năng tự động hóa và lý luận có thể được tích hợp trong điện thoại, máy tính và máy móc… Trí tuệ nhân tạo AI theo cách nào đang trở thành mộtthực tế nền tảng của thế giới hiện nay.
Trong khi các bộ phim khoa học viễn tưởng và tiểu thuyết Hollywood mô tả AI là những robot giống như con người chiếm lĩnh thế giới, thì sự phát triển hiện tại của công nghệ AIkhông hề đáng sợ như chúng ta vẫn thấy trên phim ảnh Thay vào đó, trí tuệ nhân tạo AI đã phát triển để cung cấp nhiều lợi ích cụ thể trong các ngành công nghiệp, chăm sóc sức khỏe, bán lẻ…
AI đã được con người nghiên cứu từ rất sớm ở thập niên 60, khi đó ta đã khám phá ra được những vấn đề mà công nghệ này có thể giải quyết Vào những năm 1960, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã quan tâm đến loại công việc này và bắt đầu xây dựng máy tính để bắt chước những lý luận cơ bản của con người Ví dụ, Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (DARPA) đã hoàn thành dự án lập bản đồ cho đường phố vào những năm1970, và chính DARPA cũng đã sản xuất ra trợ lý cá nhân thông minh vào năm 2003.Công việc khởi đầu này đã mở đường cho sự tự động hóa và lý luận toán học mà chúng tathấy trong các máy tính ngày nay, bao gồm các hệ thống hỗ trợ quyết định và hệ thống tìm kiếm thông minh, được thiết kế để hỗ trợ, bổ sung và tăng cường khả năng của con người.
Trang 71.2.2 Các cột mốc quan trọng trong lịch sử phát triển AI.1.2.2.1 AI trong những năm 1900
Sau những năm 1900, tốc độ đổi mới trong trí tuệ nhân tạo đã phát triển đáng kể.
Trang 91921: Karel Čapek, một nhà viết kịch người Séc, cho ra mắt vở kịch khoa học viễn tưởng “Rossum’s Universal Robots” (bản dịch tiếng Anh) Vở kịch của ông đã khám phá khái niệm về những người nhân tạo do nhà máy sản xuất mà anh gọi là “rô bốt” – đây là lần đầu tiên từ rô bốt được sử dụng Kể từ thời điểm này trở đi, mọi người đã lấy ý tưởng “robot” và triển khai nó vào các nghiên cứu, nghệ thuật và khám phá của họ.
1927: Bộ phim khoa học viễn tưởng Metropolis, do Fritz Lang đạo diễn, kể về một cô gáingười máy không thể phân biệt bản thân là người máy với cơ thể người mà từ đó đã trở nên phát điên Sau đó, cô gái robot tấn công thị trấn, tàn phá thành phố Berlin của tương lai Bộ phim này có ý nghĩa quan trọng vì đây là mô tả trên màn ảnh đầu tiên về một người máy và do đó mang lại nguồn cảm hứng cho các nhân vật không phải con người nổi tiếng khác như nhân vật C-P30 trong bộ phim khoa học viễn tưởng nổi tiếng “Chiến tranh giữa các vì sao”.
Trang 111929: Nhà sinh vật học và giáo sư người Nhật Bản Makoto Nishimura đã tạo ra Gakutensoku, người máy đầu tiên được chế tạo ở Nhật Bản Gakutensoku có nghĩa là "học hỏi từ quy luật tự nhiên", ngụ ý trí tuệ nhân tạo của robot có thể thu thập kiến thức từ con người và thiên nhiên Một số tính năng của nó bao gồm cử động đầu và tay cũng như thay đổi nét mặt.
1939: John Vincent Atanasoff (nhà vật lý và nhà phát minh), cùng với trợ lý là sinh viên mới tốt nghiệp Clifford Berry, đã tạo ra Máy tính Atanasoff-Berry (ABC) với khoản tài trợ 650 đô la từ tại Đại học Bang Iowa ABC nặng hơn 700 pound và có thể giải quyết đồng thời 29 phương trình tuyến tính.
1949: Cuốn sách “Bộ não khổng lồ: Hay máy móc suy nghĩ” của nhà khoa học máy tính Edmund Berkeley lưu ý rằng máy móc ngày càng có khả năng xử lý lượng lớn thông tin với tốc độ và kỹ năng vượt trội Ông tiếp tục so sánh máy móc với não người nếu nó
Trang 12được làm bằng “phần cứng và dây điện thay vì các sợi cơ và dây thần kinh”, mô tả khả năng của máy móc đối với trí óc con người, nói rằng “một cỗ máy, do đó, có thể suy nghĩ”.
1.2.2.2 AI trong những năm 1950
Những năm 1950 được chứng minh là thời điểm mà nhiều tiến bộ trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo đã thành hiện thực với sự gia tăng các phát hiện dựa trên nghiên cứu về AI của nhiều nhà khoa học máy tính khác nhau.
1950: Claude Shannon, “cha đẻ của lý thuyết thông tin”, xuất bản “Lập trình máy tính để chơi cờ”, đây là bài báo đầu tiên thảo luận về sự phát triển của chương trình máy tính có khă răng chơi cờ.
Trang 131950: Alan Turing xuất bản “Máy tính và trí thông minh”, trong đó đề xuất ý tưởng về “Trò chơi mô phỏng” - một câu hỏi rằng liệu máy móc có thể suy nghĩ hay không Đề xuất này sau đó trở thành “Bài kiểm tra Turing”, đo lường trí thông minh của máy móc Sự phát triển của Turing đã kiểm tra khả năng suy nghĩ của một cỗ máy như con người Bài kiểm tra Turing đã trở thành một thành phần quan trọng trong triết lý trí tuệ nhân tạo, thảo luận về trí thông minh, ý thức và khả năng của máy móc.
1952: Arthur Samuel, một nhà khoa học máy tính, đã phát triển một chương trình máy tính chơi cờ caro - chương trình đầu tiên học cách chơi một trò chơi một cách độc lập.1955: John McCarthy và một nhóm các đồng nghiệp của ông đã sáng lập một đề xuất chohội thảo về “trí tuệ nhân tạo” Năm 1956 khi hội thảo diễn ra, sự ra đời chính thức của từ này là do McCarthy.
1955: Allen Newell (nhà nghiên cứu), Herbert Simon (nhà kinh tế học) và Cliff Shaw (nhà lập trình) là đồng tác giả của Logic Theorist, chương trình máy tính trí tuệ nhân tạo đầu tiên.
Trang 141958: McCarthy phát triển Lisp, ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất và vẫn được ưa chuộngđể nghiên cứu trí tuệ nhân tạo.
1959: Samuel đặt ra thuật ngữ "máy học" khi nói về việc lập trình một máy tính để chơi cờ vua tốt hơn người đã viết ra chương trình của nó.
1.2.2.3 AI trong những năm 1960
Sự đổi mới trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo đã phát triển nhanh chóng trong suốt những năm 1960 Việc tạo ra các ngôn ngữ lập trình mới, rô bốt và ô tô tự động, các nghiên cứu và các bộ phim mô tả những sinh vật thông minh nhân tạo ngày càng phổ biến Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của AI trong nửa sau của thế kỷ 20.
1961: Unimate, một robot công nghiệp do George Devol phát minh vào những năm 1950,trở thành bộ phận đầu tiên làm việc trong dây chuyền lắp ráp General Motors ở New Jersey Trách nhiệm của nó bao gồm vận chuyển các khuôn đúc từ dây chuyền lắp ráp và hàn các bộ phận trên ô tô - một nhiệm vụ được coi là nguy hiểm đối với con người.
1964: Daniel Bobrow, một nhà khoa học máy tính, đã tạo ra STUDENT, một chương trình AI ban đầu được viết bằng Lisp để giải các bài toán đại số STUDENT được coi là cột mốc quan trọng ban đầu của quá trình xử lý ngôn ngữ tự nhiên của AI.
Trang 151966: Shakey the Robot, do Charles Rosen phát triển với sự giúp đỡ của 11 người khác, là robot di động đa năng đầu tiên, còn được gọi là “người điện tử đầu tiên”.
Trang 171968: Bộ phim khoa học viễn tưởng 2001: A Space Odyssey của đạo diễn Stanley Kubrick được phát hành Nó có HAL (Máy tính thuật toán được lập trình theo phương pháp Heurisally), là một máy tính có tri giác HAL kiểm soát các hệ thống của tàu vũ trụ và tương tác với phi hành đoàn của con tàu, trò chuyện với họ như thể HAL là con người cho đến khi sự cố xảy ra làm thay đổi các tương tác của HAL theo hướng tiêu cực.
1968: Terry Winograd, giáo sư khoa học máy tính, đã tạo ra SHRDLU, một chương trình máy tính ngôn ngữ tự nhiên ban đầu.
1.2.2.4 AI trong những năm 1970
Giống như những năm 1960, những năm 1970 tiếp tục ghi nhận những tiến bộ nhanh chóng, đặc biệt là rô bốt và ô tô tự động Tuy nhiên, trí tuệ nhân tạo trong những năm 1970 phải đối mặt với nhiều thách thức, chẳng hạn như sự cắt giảm tài trợ của chính phủ cho nghiên cứu AI.
1970: WABOT-1, robot hình người đầu tiên, được chế tạo ở Nhật Bản tại Đại học Waseda Các tính năng của nó bao gồm cử động tay chân, khả năng nhìn và khả năng trò chuyện.
Trang 181973: James Lighthill, một nhà toán học ứng dụng, đã báo cáo tình hình nghiên cứu trí tuệ nhân tạo cho Hội đồng Khoa học Anh, tuyên bố: “Không có lĩnh vực nào mà những khám phá được thực hiện cho đến nay tạo ra tác động lớn như những tuyên bố hứa hẹn ban đầu,” dẫn đến sự cắt giảm đáng kể hỗ trợ nghiên cứu AI từ chính phủ Anh.1977: Bộ phim Chiến tranh giữa các vì sao của đạo diễn George Lucas được phát hành Phim có C-3PO, một robot hình người và “thông thạo hơn bảy triệu hình thức giao tiếp”
Trang 19Là bạn đồng hành với C-3PO, bộ phim còn có sự tham gia của R2-D2 - một robot nhỏ, không có khả năng nói như con người (nghịch đảo của C-3PO); thay vào đó, R2-D2 giao tiếp bằng tiếng bíp điện tử Các chức năng của nó bao gồm sửa chữa và lái thử các máy bay chiến đấu.
1979: Stanford Cart, một robot di động được trang bị TV điều khiển từ xa được tạo ra bởiJames L Adams, sinh viên tốt nghiệp ngành cơ khí lúc bấy giờ vào năm 1961 Năm 1979, một “thanh trượt” hoặc xoay cơ học có thể di chuyển camera TV sang hai bên,
Trang 20được thêm vào bởi Hans Moravec, khi đó là một nghiên cứu sinh Chiếc xe đẩy thành công vượt qua một căn phòng đầy ghế mà không có sự can thiệp nào của con người trongkhoảng năm giờ, khiến nó trở thành một trong những ví dụ sớm nhất về phương tiện tự hành.
1.2.2.5 AI trong những năm 1980
Sự phát triển nhanh chóng của trí tuệ nhân tạo tiếp tục trong những năm 1980 Bất chấp những tiến bộ và sự phấn khích đằng sau AI, sự thận trọng bao quanh một “Mùa đông AI” là không thể tránh khỏi, một khoảng thời gian sụt giảm nguồn vốn và sự quan tâm dành cho trí tuệ nhân tạo.
Trang 212.3.2 Ứng dụng cụ thể.
2.3.2.1 Tim mạch
2.3.2.1.1 Rung nhĩ (rối loạn nhịp tim)
Phát hiện sớm rung nhĩ là một trong những ứng dụng đầu tiên của AI trong y học AliveCor đã nhận được sự chấp thuận của FDA vào năm 2014 cho ứng dụng di động Kardia của họ, cho phép theo dõi điện tâm đồ dựa trên điện thoại thông minh và phát hiệnrung tâm nhĩ Nghiên cứu REHEARSE-AF gần đây đã chỉ ra rằng theo dõi điện tâm đồ từxa với Kardia ở bệnh nhân điều trị cấp cứu có nhiều khả năng xác định rung tâm nhĩ hơn so với chăm sóc thông thường Apple cũng đã được FDA chấp thuận cho Apple Watch 4 của họ có thể dễ dàng đo và nhận diện điện tâm đồ để phát hiện rung nhĩ Nhưng cũng có một số chỉ trích về công nghệ điện tâm đồ trên đồng hồ thông minh đeo tay và điện thoại di động thông minh, nêu bật những hạn chế trong việc sử dụng chúng, chẳng hạn như tỷ lệ chẩn đoán sai bắt nguồn từ các chuyển động giả và các rào cản trong việc áp dụng côngnghệ trên ở bệnh nhân cao tuổi – đối tượng có nhiều khả năng gặp rung nhĩ.
2.3.2.1.2 Nguy cơ tim mạch
Được áp dụng cho hồ sơ bệnh nhân điện tử, AI đã được sử dụng để dự đoán nguy cơ mắc bệnh tim mạch, chẳng hạn như hội chứng mạch vành cấp và suy tim tốt hơn so với các phương pháp chẩn đoán truyền thống Tuy nhiên, các đánh giá toàn diện gần đây đã báo cáo kết quả có thể thay đổi tùy thuộc vào kích thước của mẫu vật được sử dụng trong báocáo nghiên cứu.
2.3.2.2 Y học phổi
Các xét nghiệm chẩn đoán chức năng phổi đã được báo cáo là một lĩnh vực đầy hứa hẹn cho sự phát triển, ứng dụng của AI trong việc điều trị và nghiên cứu phổi Một nghiên cứu gần đây đã cho thấy cách phần mềm tích hơp AI cung cấp cách diễn giải chính xác hơn và đóng vai trò như một công cụ hỗ trợ quyết định trong trường hợp giải thích kết quả từ các bài kiểm tra chức năng phổi Tuy nhiên, nghiên cứu đã nhận được một số phê bình, một trong số đó báo cáo tỷ lệ chẩn đoán chính xác ở các bệnh nhân tham gia thấp hơn đáng kể so với tỷ lệ trung bình của cả nước.
2.3.2.3 Nội tiết
Việc theo dõi đường huyết liên tục cho phép bệnh nhân tiểu đường xem các chỉ số đường huyết được thống kê trong thời gian thực và cung cấp thông tin về hướng và tốc độ thay