听起来有病？新的人工智能技术可能会告诉你这是否是COVID

作者：比尔-斯蒂格

2022年9月19日 -- 想象一下吧。你认为你可能患有COVID。你对着你的手机说了几句话。然后一个应用程序在一分钟内给你可靠的结果。

"你听起来有病 "是我们人类可能对朋友说的话。人工智能，或称AI，可以通过分析你的声音来检测COVID感染，从而将其带入新的领域。

研究人员说，一个廉价而简单的应用程序可以在低收入国家使用，或在音乐会和其他大型集会上筛选人群。

这只是探索将声音作为检测或预测疾病的诊断工具这一上升趋势中的最新例子。

在过去十年中，人工智能语音分析已被证明有助于检测帕金森病、创伤后应激障碍、痴呆症和心脏病。研究是如此有前景，以至于美国国家卫生研究院刚刚发起了一项新的倡议，开发人工智能，以利用语音来诊断一系列的疾病。这些疾病包括肺炎和慢性阻塞性肺病等呼吸系统疾病，以及喉癌，甚至中风、ALS和抑郁症、精神疾病等。研究人员说，软件可以检测到人耳无法检测的细微差别。

至少有半打研究已经采取了这种方法进行COVID检测。在最近的进展中，荷兰马斯特里赫特大学的研究人员报告说，他们的人工智能模型89%的时间是准确的，而各种侧向流动测试的平均准确率为56%。语音测试在检测未出现症状的人的感染方面也更准确。

有一个问题。侧流测试显示假阳性的时间不到1%，而语音测试的假阳性率为17%。研究员Wafaa Aljbawi说，尽管如此，由于该测试 "几乎是免费的"，让那些测试呈阳性的人接受进一步的测试仍然是实用的，他在西班牙巴塞罗那举行的欧洲呼吸学会国际大会上介绍了初步发现。

"该项目研究人员、马斯特里赫特大学数据科学研究所副教授维萨拉-乌罗维博士说："我个人对可能的医学意义感到兴奋。"如果我们更好地了解声音是如何随着不同的条件而变化的，我们就有可能知道我们什么时候要生病，或者什么时候要寻求更多的测试和/或治疗。"

开发人工智能

COVID感染可以改变你的声音。它影响呼吸道，"导致语言能量不足，并因呼吸短促和上呼吸道充血而失声，"预印本论文说，这篇论文还没有经过同行评审。一个COVID患者典型的干咳也会导致声带的变化。而以前的研究发现，COVID造成的肺部和喉部功能障碍会改变声音的声学特征。

最新研究值得注意的部分原因是数据集的规模。研究人员使用了剑桥大学的一个众包数据库，其中包含来自4352人的893个音频样本，其中308人的COVID测试呈阳性。

你可以通过剑桥大学的COVID-19声音应用程序为这个数据库做出贡献--它都是匿名的--它要求你咳嗽三次，用嘴深呼吸三到五次，并阅读一个短句三次。

对于他们的研究，马斯特里赫特大学的研究人员 "只关注口语句子"，乌罗维解释说。音频的 "信号参数""提供了一些关于语音能量的信息，"她说。"正是这些数字在算法中被用来做决定。"

发烧友可能会发现一个有趣的现象，即研究人员使用熔融谱图分析来识别声波（或音色）的特征。人工智能爱好者会注意到，该研究发现长短期记忆（LSTM）是效果最好的AI模型类型。它以模仿人脑的神经网络为基础，特别擅长对随着时间推移收集的信号进行建模。

论文说，对于普通人来说，知道该领域的进步可能会带来 "可靠、高效、负担得起、方便和简单易用 "的检测和预测疾病的技术就足够了。

下一步是什么？

Urovi说，将这项研究建成一个有意义的应用程序将需要一个成功的验证阶段。这种 "外部验证" -- 用另一个声音数据集测试模型如何工作 -- 可能是一个缓慢的过程。

"Urovi说："验证阶段可能需要数年时间，然后才能向更广泛的公众提供该应用程序。

Urovi强调说，即使有了剑桥的大型数据集，"也很难预测这个模型在普通人群中的效果如何"。如果语音测试被证明比快速抗原测试效果更好，"人们可能更喜欢廉价的非侵入性选择"。

"但还需要进行更多的研究，探索哪些语音特征对挑选出COVID病例最有用，并确保模型能够区分COVID和其他呼吸系统疾病，"论文说。

那么，音乐会前的应用程序测试是否在我们的未来？Urovi说，这将取决于成本效益分析和许多其他考虑。

尽管如此，"如果该测试被用于支持或补充其他成熟的筛查工具，如PCR测试，它仍然可能带来好处"。