mercredi 20 février 2019

L'intelligence artificielle au service de la médecine

Une nouvelle révolution technologique est en marche: l'intelligence artificielle, elle est d'une importance cruciale et concerne tous les domaines. J'ai déjà publié deux articles: "L'intelligence artificielle" le 01/12/2017 et "L'intelligence artificielle à la recherche d'exoplanètes" le 14/01/2018. Une fois de plus je suis émerveillé par cette nouvelle technologie et voudrais partager ma passion en vous entretenant, cette fois, de l'intelligence artificielle au service de la médecine.



Qu'est-ce que l'intelligence artificielle?

Rappelons ce qu'est l'intelligence artificielle que nous appellerons IA (acronyme de Intelligence Artificielle). C'est une intelligence fabriquée par les machines (ordinateurs, calculateurs, robots), une simulation de l'intelligence humaine.
Le  machine learning est un apprentissage par une machine. La machine est nourrie de milliers de données de toutes sortes (courbes, tableaux de nombres, graphiques, photos, etc). Inspirée d'un cerveau humain la machine tisse un réseau de neurones artificiels pour apprendre d'abord, puis reconnaître, détecter, intervenir à la place ou au côté de l'humain.

Voici un réseau de neurones du cerveau humain:






Et voici un schéma d'un réseau de neurones artificiels, assez ressemblant au réseau précédent:

Les neurones du cerveau humain sont remplacés par des neurones artificiels (représentés par des cercles) qui sont des processeurs faisant des calculs, des statistiques, et dotés de fonctions.

Les synapses (connexions entre les neurones) sont remplacées par des connexions électriques (fléchées sur le schéma) reliant les neurones artificiels entre eux.

Les données sont entrées dans la première couche de neurones à gauche, puis des couches de neurones au centre font l'apprentissage et la reconnaissance, ensuite la couche de neurones de sortie donne les résultats, les suggestions, les prédictions.

Voici un autre réseau de neurones artificiels beaucoup plus complexe, mais le principe de fonctionnement est toujours le même (entrée des données, apprentissage et reconnaissance par la machine, sortie des résultats):












L'IA révolutionne la médecine


L'IA accompagnera le médecin en consultation
L'IA  pourra assister le médecin dans son travail quotidien. Par exemple, pendant la consultation les données vocales du médecin pourront être enregistrées et analysées par l'IA, puis retransmises sous forme de notes au médecin pouvant enrichir son diagnostic et l'aider à une prescription.


L'IA révolutionne l'imagerie médicale
L'imagerie médicale! Quel gain de temps, de qualité de soins, d'efficacité et aussi d'argent!
Elle permet de détecter une tumeur en moins d'une minute, alors que le médecin ne la voit pas ou met peut-être une heure ou deux pour la trouver.
Les traitements de radiothérapie peuvent être ciblés sur les tumeurs sans faire de biopsie et éviter que les organes sains ne soient touchés.
La chirurgie assistée par robot, à distance, aide considérablement et efficacement le chirurgien.

L'IA détecte rapidement des maladies
Grâce à une simple prise de sang , l'IA peut identifier rapidement l'existence d'un problème rénal et voir s'il est temporaire ou chronique.
L'IA peut détecter un système immunitaire déficient, des infections, des cancers précoces que l'on peut soigner et même guérir si l'on s'y prend à temps!

Conclusion

Cet article n'est qu'un simple "billet" sans prétention. Je veux seulement vous donner envie, envie de chercher, envie de suivre les quelques pistes que j'ai suggérées, envie d'explorer l'avenir avec l'IA.

L'IA! Quelle merveille de la technologie! Mais à condition, à condition surtout de la maîtriser!!.....


dimanche 10 février 2019

Les ondes gravitationnelles

Einstein avait finalement raison: les ondes gravitationnelles, dont il avait prédit l'existence en 1918, ont été détectées par les interféromètres Ligo et Virgo près de cent ans après.




Les ondes gravitationnelles, qu'est-ce que c'est?

Lorsqu'une étoile massive explose, lorsque deux étoiles à neutrons ou deux trous noirs fusionnent, ou encore au début du Big Bang, l'énergie énorme dégagée engendre un cataclysme cosmique, des déformations du tissus espace-temps, selon Einstein, de l'Univers se propagent à la vitesse de la lumière comme des vagues à la surface de l'eau lorsqu'on jette un caillou, ce sont des ondes gravitationnelles. 

Les interféromètres Ligo et Virgo

Comment détecter des ondes gravitationnelles envoyées il y a des milliards d'années, à des milliards de milliards de km? Comment détecter des variations de distances de l'ordre de 10 -18 m c'est-à-dire un millième de la taille d'un noyau d'atome? C'est effarant! Ce sont des performances exceptionnelles sans précédent de la technologie, des exploits réalisés par les interféromètres Ligo et Virgo. J'en suis émerveillé et voudrais vous faire partager cet émerveillement.

Les deux interféromètres américains Ligo se trouvent, l'un à Livingstone (Louisiane), l'autre à Hanford (Etat de  Washington), l'interféromètre Virgo est une réalisation franco-italienne située à Cascina près de Pise et inaugurée par Claudie Haigneré le 23 juillet 2003. Ces trois interféromètres sont conçus de la même façon et sont pratiquement identiques. Voici une magnifique photo de l'interféromètre Virgo:




















Un faisceau de rayons laser est divisé en deux par un miroir et les deux faisceaux obtenus sont envoyés dans deux bras perpendiculaires longs de 3 km (4 km dans les interféromètres Ligo). Après de multiples réflexions sur deux miroirs placés aux extrémités de chaque bras, le trajet des rayons est allongé considérablement (plus de 100 km). Les deux faisceaux sont ensuite re-combinés pour donner des franges d'interférence visibles sur un détecteur.

Quand des ondes gravitationnelles arrivent, les miroirs placés aux extrémités des deux bras vibrent et les trajets des deux faisceaux laser sont perturbés, raccourcis ou allongés, les franges d'interférence sont modifiées, elles clignotent très légèrement à la fréquence des ondes gravitationnelles, elles brillent d'un éclat sans pareil, leurs images sont transmises à des photodiodes qui les transforment en signaux électriques.

Les détections

Nombreuses sont les détections d'ondes gravitationnelles. Nous ne citerons que la plus récente.
Les membres de la collaboration Ligo et Virgo ont détecté, quasi simultanément et chacun de son côté, le 29 juillet 2017 des ondes gravitationnelles provenant de la fusion de deux trous noirs à environ 5 milliards d'années-lumière (une année-lumière est la distance parcourue par la lumière en une année, soit 9 461 milliards de km). Un trou noir de 50,6 masses solaires (une masse solaire est la masse du Soleil) a fusionné avec un trou noir de 34,4 masses solaires pour donner un trou noir de 80 masses solaires.
Problème: 50,6 + 34,4= 85 masses solaires qui fusionnent en un trou noir de 80 masses solaires, où sont donc passés les 85 - 80 = 5 masses solaires?? Facile, dirait le savant Cosinus, elles se sont transformées en énergie E selon la formule d'Einstein (toujours lui!):E = m c2, c étant la vitesse de la lumière, m étant les 5 masses solaires. C'est cette énergie E qui envoie des ondes gravitationnelles dans l'Univers.

Le futur interféromètre spatial LISA

LISA (Laser Interferometer Space Antenna) est un projet de l'ESA (European Spatial Agency) et de la NASA.

Vue d'artiste de LISA. On voit les panneaux solaires dans chaque satellite et le Soleil qui brille.










Trois satellites seront envoyés dans l'espace au voisinage d'un point de Lagrange stable (voir mon article: "Les points de Lagrange" du 25/03/2015), ils seront reliés entre eux par trois bras formant un triangle équilatéral de 2,5 millions de km de côté (nous sommes bien loin des bras de 3 ou 4 km de Virgo ou Ligo). Ces bras seront constitués de faisceaux laser envoyés ou reçus par ces satellites. On observera  les interférences de deux de ces faisceaux (éventuellement modifiées lors du passage d'ondes gravitationnelles) dans l'un des satellites.

Il était une fois, le Big Bang

Peut-être, détecterons-nous un jour des ondes gravitationnelles provoquées par l'énergie phénoménale du début du Big Bang??......