코로나 무증상자를 구별하는 인공지능 AI

무증상자의 감염을 확인하기는 쉽지 않다.

코로나바이러스에 감염된 사람들 중 무증상의 사람들 경우에는 따로 특별한 증상을 갖고 있지 않다.

코로나 바이러스에 자신도 모르게 감염되는 것이기 때문에  스스로 검사를 받지 않을 뿐더러 다른 사람에게 전염을 시킬 가능성이 높다.

 

그런데 MIT연구자들이 무증상으로 분류되었던 감염자들의 기침양상과 건강한 일반인들의 기침양상이 다를 수 있다라는 것을 발견했고 이는 인간의 귀로 구분하기 어렵지만 AI는 구분할 수 있다고 발표했다.

 

출처 IEEE 의학 및 생물학 공학 저널

연구내용

코로나 바이러스 유행이 시작되기 전부터 연구진들은 폐렴, 천식과 같은 상태를 정확하게 진단하기 위한 휴대폰 기침 분석 알고리즘을 훈련시켰다. 비슷한 방식으로 코로나의 기침기록을 분석하게 된 것이다.

가장 먼저 일반적인 머신러닝 알고리즘 ‘ResNet50’ 으로 알려진 신경망을 훈련하여 다양한 성대 강도와 관련된 소리를 구별 했다.

연구에 따르면 ‘mmm’이라는 발성을 낼 때 사람의 성대에 대한 구별이 가능하다고 한다.

폐 및 호흡 변화를 식별하기위해 기침데이터와 동시에 근육 저하에 대한 감지를 연구하였고 이런 알고리즘은 일반적인 강한 기침과 약한 기침을 구별한다. 특히 코로나 바이러스 감염자가 일시적인 ‘신경 근손상’같은 신경학적 증상과 유사한 경험을 했다는 결과가 증가하자 알츠하이머병의 구분에 대한 AI알고리즘을 일부 가져오기도 했다.

 

연구진들은 수만건의 기침 샘플 (무증상자, 비감염자)모델을 훈련했는데 이때 필요한 데이터들을 수집하기 위해 사람들이 휴대폰이나 노트북등을 사용하여 자신의 기침녹음을 제출할 수 있고 기록할 수 있는 웹사이트를 만들었다.

제공자들은 자신들이 코로나에 걸렸는지, 진단을 받았는지, 의사의 평가나 자신의 증상등을 기록하는 설문조사도 작성한다. 이때 성별, 거주지, 모국어등도 함께 기록했다. 약 20만개의 기침 오디오 샘플을 수집할 수 있었고 이중 코로나 19확진자의 녹음은 약 2500개라고 한다. 무작위로 선택한 2500개의 녹음, 코로나 감염자의 2500개 녹음 위주로 훈련을 시켰다.

 

‘결과’

놀랍게도 알츠하이머와 코로나 바이러스의 유사함을 발견했다.

알츠하이머에 걸렸을때와 유사한 성대강도, 폐 및 호흡 성능, 근육저하등의 패턴을 파악할 수 있었고

이를 기반으로 모든 무증상자의 기침을 정확히 감지했다.

AI는 수만건의 훈련 후 새로운 기침소리 녹음을 들려주었을때 무증상자의 기침을 98.5%정도로 정확하게 식별해냈다.

연구진들은 이러한 AI를 휴대폰 어플을 통해 보급할 수 있도록 노력하는 중이다. 미국 FDA의 승인을 받게 된다면 코로나 바이러스의 뚜렷한 증상이 없는 무증상 감염자들을 무료로 편리하게 측정할 수 있고, 사용자는 감염여부에 대한 정보를 즉시 얻을 수 있기 때문에 불안감을 해소 할 수 있다. MIT의 연구자 Brian은 이런 진단도구를 통해 교실, 회사, 공장 혹은 식당에서 사용한다면 전염병의 확산을 더 줄일 수 있을 것이라고 말한다.

 

사실 코로나 바이러스에 감염되었는 지 확인을 하려면  시간과 비용이 많이 소요된다. 직접 병원,보건소를 방문하고 특별한 증상이 없는데 불안감만으로 진단검사를 받기엔 부담이 된다. 휴대폰으로 간단하게 혹은 셀프 혈당검사처럼 간단하게 코로나 검사를 할 수 있으면 얼마나 좋을까 라고 생각해왔는데 이 순간이 머지 않은 것 같다. 얼마 전 나도 감기에 걸려서 고생을 했는데 이때 코로나 무증상자가 아닐까 고민했고 지인들도 비슷한 경험들이 있다. 무증상자를 구분해내는 인공지능이 어플로 나오게 된다면 사람들은 이 불안한 생활 속에서 걱정을 조금 덜 수 있겠다. 빠른 시일 내 출시되길 기대해본다. 

 

출처:www.weforum.org/agenda/2020/11/artificial-intelligence-model-detects-asymptomatic-covid-19-infections-through-cellphone-recorded-coughs

AI can detect asymptomatic COVID-19 infections in recorded coughs

Author Bella