ما الذي يجب أن نخشاه من الذكاء الاصطناعي في الطب؟

آمال ومخاطر توظيفه بميدان الرعاية الصحية

ما الذي يجب أن نخشاه من الذكاء الاصطناعي في الطب؟
TT

ما الذي يجب أن نخشاه من الذكاء الاصطناعي في الطب؟

ما الذي يجب أن نخشاه من الذكاء الاصطناعي في الطب؟

هل تعتبر التهديدات المرتبطة بالذكاء الاصطناعي بنفس القدر من السوء الذي يخشاه البعض، أم هل يكون الذكاء الاصطناعي حميداً نسبياً؟ هل يمكن أن يكون الجواب في مكانٍ ما بينهما؟

إن وجهات النظر حول الذكاء الاصطناعي كثيرة. وسواء كان ذلك في الطب أو الأمن أو التعليم، فإن التطبيقات الجديدة التي تبحث عن ميزة الذكاء الاصطناعي تستمر في النمو. ولقد أدى هذا إلى ظهور الدعوات المنادية بضبط النفس ووضع التنظيمات الحقوقية بنيّة حسنة، أو على أقل تقدير إبطاء النمو والانتشار.

الذكاء الاصطناعي في الطب

وللتخفيف عن بعض هذه المخاوف، ينبغي النظر في أحد المجالات التي يثبت فيها الذكاء الاصطناعي مقدرته على تقديم فوائد وإمكانات كبيرة: الطب وتقديم الرعاية الصحية.

يسلط مقال نُشر مؤخراً في «ميدسكيب ميديكال نيوز» الضوء على الدراسات التي تمنح الذكاء الاصطناعي ميزة في تقديم رعاية طبية أكثر دقة وموثوقية. وقد جادل إريك توبول، مؤسس ومدير معهد «سكريبس» للأبحاث الانتقالية، بأن مستقبل الطب يكمن في الذكاء الاصطناعي، مع فوائد مثل الإقلال من الأخطاء الطبية وتقديم تشخيصات وخطط علاجية أكثر قوة.

قد يدفع البعض بأن الذكاء الاصطناعي ليس له مشاعر، وبالتالي لا يمكن أن يحل محل الوظائف التي تتطلب التفاعلات الإنسانية والتعاطف والحساسية. وفي حين أنه من الصحيح القول إن الذكاء الاصطناعي ليس لديه مشاعر أو أخلاقيات، فإن الأنظمة الطبية للذكاء الاصطناعي لا تحتاج إلى الشعور؛ لأن مرضاها لديهم ذلك. وما يريده المرضى ويحتاجونه بالتأكيد من أطبائهم هو وقتهم واهتمامهم، الأمر الذي يستلزم الصبر، وهو جانب تمتلكه أنظمة الذكاء الاصطناعي بكثرة. وفي الواقع، قد يفسر البعض الصبر على أنه بديل عن التعاطف الإنساني والحساسية، في حين أن عدم الصبر قد يفسر على أنه نقيض لهذه الخصائص البشرية.

الشركات والذكاء الاصطناعي

مع شراء الشركات أكثر فأكثر للمؤسسات الطبية، فإن لها تأثيراً قوياً في نهاية المطاف على الممارسات الطبية لتلك المؤسسات، وعلى تقديم خدمات الرعاية الصحية. وتعتبر الشركات مصالح المساهمين والمستثمرين فيها هدفها الأسمى.

ولهذا يتم الضغط على الأطباء ومقدمي الرعاية الصحية للحصول على المزيد من أرباح الرعاية الصحية خلال فترات زمنية ضيقة. وسيوفر ذلك فرصة لمزيد من التشخيص الخاطئ وضعف تقديم الرعاية الصحية.

آمال ومخاطر

• آمال واعدة: يمكن للنظم الطبية للذكاء الاصطناعي معالجة المعلومات بسرعة لا نهائية أكثر من أي طبيب بشري. كما أن الأنظمة الطبية التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي لديها إمكانية الوصول إلى البيانات والمعرفة الطبية. وقد استطاعت استيعابها لمرات عديدة أكثر من الأطباء البشريين ومقدمي الخدمات السريرية.

وهذا يعني أن النظام الطبي للذكاء الاصطناعي قد يكتشف حالة غير عادية يمكن أن تسرع التشخيص، وتحديد خطة علاج مناسبة وإنقاذ الأرواح - وكل ذلك بتكلفة أقل - بل إنه قد يُحدد حالة جديدة من خلال القضاء بشكل شامل على إمكانية الإصابة بجميع الأمراض المعروفة المحتملة، ما يخلق معرفة جديدة بصورة فعالة من خلال عملية الاستبعاد.

• قصور ومخاطر: مع ذلك، فإن النظم الطبية للذكاء الاصطناعي تعاني من أوجه قصور ومخاطر.

إن الكم الهائل من البيانات التي تُستخدم لتدريب الأنظمة الطبية العاملة في مجال الذكاء الاصطناعي كان مصدره الأطباء، ومؤسسات الرعاية الصحية المرتكزة على البشر.

وإذا ما حدث أن غرقت مصادر البيانات البشرية في بحر من البيانات التي يولدها الذكاء الاصطناعي نفسه، فقد نجد في مرحلةٍ ما، أن أنظمة الذكاء الاصطناعي الطبية سوف تعتمد بالمقام الأول على البيانات المولدة من قبلها داخل مؤسسات الرعاية الطبية. والسؤال هنا: هل يؤدي هذا إلى الإضرار بجودة الرعاية التي تقدمها النظم الطبية للذكاء الاصطناعي؟

وهناك الفهم الأساسي لكيفية عمل أنظمة الذكاء الاصطناعي الطبية؛ إذ تستند الكثير من المخرجات إلى الملاحظة على الرابطات الإحصائية المعقدة. ولا يوجد إلا القليل من العاملين في المجال الطبي، إن وُجدوا، الذين يفهمون هذه النماذج، وكيف تُستخدم هذه النماذج البيانات وكيفية الحصول على نواتجها.

بطبيعة الحال، يستند قسم كبير من الطب السريري إلى الأدلة، التي تستند بدورها إلى تجارب سريرية أو تجارب رصدية ممتدة. وعند النظر إليها في هذا السياق، فإن الأنظمة الطبية التي تعتمد الذكاء الاصطناعي تتبنى نهجاً مماثلاً، في ظل الفترة الزمنية اللازمة لاستخلاص رؤيتها بشكل مركز.

البيانات المتحيزة وخرق الخصوصية

• تحيّز البيانات: هناك قضايا تحيز البيانات والخصوصية. والبيانات الطبية متحيزة بطبيعتها؛ لأنها تأتي من عالم متحيز.

إن تنظيف مثل هذه البيانات من شأنه أن يغير البيانات نفسها، مع عواقب غير متوقعة قد تسفر عن تحيز أنظمة الذكاء الاصطناعي الطبية أيضاً بطرق غير متوقعة، بل قد يعرض هذا للخطر فاعلية مثل هذه الأنظمة. وفي الأمد القريب، إذا كان لنا أن نتعامل مع قضايا تحيز البيانات، فلا بد من التعامل مع مخرجاتها؛ أي تماماً كما تتعامل معها الأنظمة البشرية اليوم. أما الهدف على المدى الطويل فأكثر تعقيداً، وهو أن تتخلص نظم الذكاء الاصطناعي ذاتها من هذه التحيزات، كما نقول، بطريقة غير متحيزة.

* أستاذ علوم الكومبيوتر،

وطبيبة الصحة العامة، بجامعة إلينوي

في أوربانا-شامبين... خدمات «تريبيون ميديا»• خصوصية البيانات: المسألة الأخرى المثيرة للقلق هي خصوصية البيانات، التي تبدو مبالغاً فيها وكثيراً ما تتضخم، الأمر الذي يؤجج المخاوف. ولا بد من أخذ ضمانات الخصوصية في الحسبان دوماً. ولكن لا توجد طرق مضمونة لضمان الخصوصية العامة والكاملة، فكثير من الناس يضحون من دون قصد بالخصوصية الشخصية من أجل الراحة الشخصية، وغالباً ما يكون ذلك من غير تفكير.

وكثيراً ما يخلط الناس بين الخصوصية الشخصية والسيطرة الشخصية على بياناتهم. ومع ذلك فإن السماح بالوصول إلى بياناتنا الشخصية بموافقتنا، كما نفعل عندما نستخدم وسائل التواصل الاجتماعي، لا يبقينا أكثر أماناً مما لو كان الآخرون يصلون إلى بياناتنا من دون علم منا.

تحتاج النظم الطبية للذكاء الاصطناعي إلى بيانات مجهولة المصدر كمدخلات؛ لذا فإن حماية سلامة عملية إخفاء الهوية هي ما نستطيع أن نتوقعه بشكل معقول.

إن كل ما لا يمكن فهمه بسهولة يمكن أن يثير الخوف... والذكاء الاصطناعي مؤهل لذلك بالتأكيد.

وفي عالم مليء بعدم اليقين والمخاطر، تقدم أنظمة الذكاء الاصطناعي بكافة أنواعها فوائد هائلة. ومع ذلك فإن حالة عدم اليقين والمخاطر المحيطة بنا لن تزول بأعجوبة مع الذكاء الاصطناعي؛ لذا فإن الحيطة والحذر مطلوبان.



حلول علمية لتحسين سلامة وكفاءة بطاريات الليثيوم المعدنية

بطاريات الليثيوم المعدنية يمكنها تعزيز كفاءة السيارة الكهربائية (المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا)
بطاريات الليثيوم المعدنية يمكنها تعزيز كفاءة السيارة الكهربائية (المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا)
TT

حلول علمية لتحسين سلامة وكفاءة بطاريات الليثيوم المعدنية

بطاريات الليثيوم المعدنية يمكنها تعزيز كفاءة السيارة الكهربائية (المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا)
بطاريات الليثيوم المعدنية يمكنها تعزيز كفاءة السيارة الكهربائية (المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا)

تُعَد بطاريات الليثيوم المعدنية من بين أبرز الأنواع المرشحة الواعدة للجيل القادم من البطاريات عالية الطاقة، فهي قادرة على تخزين ما لا يقل عن ضعف الطاقة مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية التي تُستخدم على نطاق واسع حالياً.

وهذا يعني، على سبيل المثال، أن السيارة الكهربائية يمكنها السفر لضعف المسافة التي تقطعها بشحنة واحدة، أو أن الهاتف الذكي لن يحتاج إلى إعادة شحنه كثيراً. لكن تلك البطاريات لا تزال تواجه تحديات تعيق تسويقها الواسع والتجاري، ومنها سلامة الاستخدام، وثبات الدورة وعمر البطارية، وتكاليف الإنتاج، وتقنيات التصنيع، والسلامة البيئية.

ورغم التحديات، هناك كثير من الأبحاث تجري حالياً لتجاوز هذه العقبات وتحقيق تقدم في تطوير بطاريات الليثيوم المعدنية.

السلامة البيئية

وتواجه بطاريات الليثيوم المعدنية تحديات بيئية بسبب استخدام كميات كبيرة من المذيبات والأملاح المحتوية على الفلورين، ما يزيد من بصمتها البيئية بسبب سمية الفلورين وصعوبة تحلله. ومن دون الفلورين، الذي يحافظ على أداء البطارية واستقرارها، قد تتوقف عن العمل بعد عدد قليل من دورات الشحن، وتكون عرضة للتسخين الشديد والاشتعال.

وتوصل باحثون في سويسرا لطريقة جديدة لتقليل استخدام الفلورين في بطاريات الليثيوم المعدنية مع الحفاظ على كفاءتها واستقرارها، ونُشرت النتائج بعدد 5 يوليو (تموز) 2024، من دورية «Energy & Environmental Science».

وأوضح الباحثون في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيوريخ أن الطريقة الجديدة تجعل بطاريات الليثيوم المعدنية أكثر استدامة وكفاءة من حيث التكلفة وأقل تأثيراً على البيئة.

وتعتمد الطريقة على استخدام مركبات الفلورين لتشكيل طبقة حماية حول الليثيوم المعدني عند القطب السالب، ما يحميه من التفاعل المستمر مع مكونات الإلكتروليت، ويقلل من درجة الحرارة، وبالتالي يعزز سلامة البطارية وكفاءتها.

بطاريات الليثيوم المعدنية لاتزال تواجه تحديات بيئية (رويترز)

واستخدام الفريق جزيئات مشحونة كهربائياً لنقل الفلورين إلى طبقة الحماية، ما أدى لتقليل كمية الفلورين المطلوبة إلى 0.1 في المائة فقط من الوزن، وهو أقل بـ20 مرة من الدراسات السابقة. تقول الباحثة الرئيسية للدراسة المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا الدكتورة ماريا لوكاتسكايا، إن هذه الخطوة تعد بزيادة أمان وكفاءة البطاريات وجعلها خياراً أكثر صداقة للبيئة.

وتضيف لوكاتسكايا لـ«الشرق الأوسط»: تقليل الاعتماد على الفلور «يؤدي لخفض تكاليف الإنتاج، ما يجعل هذه البطاريات أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية، كما يمكن دمج هذه الطريقة بسلاسة في عمليات إنتاج البطاريات الحالية، ما يسهل على الشركات المصنعة زيادة الإنتاج وطرح البطاريات الجديدة في السوق بسرعة أكبر».

أداء أعلى

تستخدم بطاريات الليثيوم المعدنية قطباً من الليثيوم المعدني بدلاً من الغرافيت في البطاريات التقليدية، ما يؤدي لتكوين طبقة عازلة صلبة (SEI) تؤثر على أداء البطارية.

واستخدم باحثون في جامعة كولومبيا تقنية الرنين المغناطيسي النووي لدراسة التفاعلات على سطح القطب، ما يساعد في تحسين أداء وسلامة البطاريات.

وكشفت الدراسة المنشورة مايو (أيار) الماضي، بدورية «Joule»، أن التقنية تحلل حركة أيونات الليثيوم والتأثير الكيميائي على طبقة العزل، ما يساهم في تطوير بطاريات أكثر فعالية وأماناً.

الاستقرار والسلامة

من جهة أخرى، ومن نواحي الاستقرار والسلامة، نجح علماء جامعة ستانفورد في حل مشكلة رئيسية في بطاريات الليثيوم المعدنية تتعلق بتكوين دوائر كهربائية مغلقة تستنزف الطاقة وتدمر البطارية. ووجدت الدراسة، المنشورة في نوفمبر (تشرين الثاني) الماضي بدورية «Nature Energy» أن هذه الدوائر تنشأ عن تصدعات في إلكتروليتات السيراميك الصلبة بسبب الضغوط الميكانيكية أثناء الشحن أو التصنيع. وتوفر هذه النتائج حلولاً لتحسين استقرار وسلامة بطاريات الليثيوم المعدنية.

حماية من الحريق

كما طور باحثون بجامعة كاليفورنيا تقنية لحماية بطاريات الليثيوم المعدنية من الاشتعال عبر تعديل جُزء يعرف بـ«الفاصل» لإبطاء تدفق الطاقة والحرارة في حالة حدوث ماس كهربائي، مما يمنع انفجار البطارية ويقلل مخاطر الحريق، وفق دراسة منشورة بدورية «Science Advances» نوفمبر 2020.

وتستخدم التقنية طبقة رقيقة من الأنابيب الكربونية لسد الشروخ في الفاصل ومنع تدفق الإلكترونات بشكل غير منضبط، مما يحسن سلامة بطاريات الليثيوم المعدنية.