為了打擊生物恐怖活動，韓國科學家利用 AI 來檢測炭疽

雷鋒網消息，為了打擊生物恐怖主義，韓國的科學家們已經開始訓練人工智慧，以迅速發現炭疽病。新技術雖然還沒有達到完全準確的地步，但比目前的測試方法要快的多。它可以徹底改變我們篩選神秘的白色粉末——炭疽病原體芽孢的方式，目前，炭疽病原體芽孢,已經成為一種致命的「生物武器」。

韓國科學技術院的研究人員將全息顯微鏡與 AI 技術相結合。他們創建的演算法可以分析細菌孢子的圖像，在不到一秒鐘的時間裡確定它們是否屬於炭疽。根據上周在 《Science Advances》上發表的一篇論文顯示，該項技術的準確率已達96％。

據雷鋒網了解，炭疽是由炭疽芽孢桿菌引起的一種人畜共患的急性傳染病（感染和細菌通常被稱為炭疽）。人們在處理受感染動物的皮膚或肉類時，會意外地感染炭疽。臨床上主要表現為皮膚壞死、潰瘍、焦痂和周圍組織廣泛水腫及毒血症癥狀，皮下及漿膜下結締組織出血性浸潤；血液凝固不良，呈煤焦油樣，偶可引致肺、腸和腦膜的急性感染，並可伴發敗血症。自然條件下，食草獸最易感，人類中等敏感，主要發生於與動物及畜產品加工接觸較多及誤食病畜肉的人員。

炭疽也是一種危險的生物武器：2001年，美國發生了著名的生物恐怖襲擊——「炭疽事件」，從2001年9月18日開始，有人把含有炭疽桿菌的信件寄給數個新聞媒體辦公室以及兩名民主党參議員。這個事件導致5人死亡，17人被感染。

一旦孢子進入體內，它們會發芽和繁殖，導致流感樣疾病以及毒血症癥狀。如果不治療的話，至少85％受感染的人會死亡，有時在癥狀出現後一到兩天內就會死亡（相比之下，皮膚感染炭疽病往往不那麼致命）。實驗室工作人員或是加工動物毛髮的人是最容易感染炭疽的一類人。對於這類人，有疫苗可以進行治療，我們其他人則有抗生素 ——但這些藥物只有在接觸後儘快開始的時候效果最好。

快速檢測炭疽病很重要

因此，快速檢測炭疽是很重要的。現在最常見的方法之一是分析孢子的遺傳物質或者在感染組織中發現的細菌。但是，通常需要給孢子一點時間繁殖，以產生足夠的遺傳物質進行分析。密蘇里大學的細菌學家 George Stewart 說，「想要通過最快捷的方法獲得結果，仍然需要投入更大的精力」，他也開發了一種炭疽檢測器，並沒有參與這項研究。

為了尋求更快的篩選技術，這項研究的主要作者、物理學家 YongKeun Park 與韓國國防科學研究所進行了合作。他說，我們的目標是做好準備，以防朝鮮利用炭疽作為生物武器。

Park 轉向一種被稱為全息顯微鏡的成像技術：與傳統的顯微鏡不同，傳統的顯微鏡只能捕捉到物體的光散射強度，全息顯微鏡還可以捕獲光線行進的方向。由於細胞的結構和組成可以改變光線的反射，研究人員懷疑，全息顯微鏡可能捕捉到由炭疽和與之密切相關但毒性較小的種類產生的孢子之間的細微差別。

AI可以在幾秒鐘內識別炭疽孢子

雷鋒網了解到， Park 和他的團隊訓練了一種深入學習演算法，從五種不同細菌種類的400多個個體孢子中發現其中的關鍵差異。一種是炭疽芽孢桿菌，它能夠引起炭疽，其餘四種是與之密切相關的種類。研究人員並沒有確切地告訴 AI 如何辨別不同的種類——它自己就發現了這一點。經過一番訓練， AI 在大約96％的時間內可以將炭疽芽孢與非炭疽芽孢桿菌物種區分開來。

該技術並不完美，但作為一種旨在檢測生物武器的工具，它必須是（完美的）。「它的缺點是精度低於常規方法，」 Park 說。每個細菌種類的多種菌株都接受了分析，但機器只接受了每個物種的一種菌株的訓練量。Stewart 說，菌株之間微妙的差異可能會使演算法脫離實際。儘管如此，這項新技術發展非常迅速，派上用場指日可待。Stewart 說：「它不需要培養生物體，也不需要提取 DNA ，除了能夠使孢子可視化外，它不需要任何其他的東西。」

「這可以增強我們對這種生物威脅的準備。」

接下來， Park 希望為 AI 神經網路提供更多的孢子圖像以提高準確性。同時，該方法可用作預篩選工具，用於快速確定人們接觸的白色粉末是否為炭疽，以及是否應啟用抗生素。隨後可以用更慢、更準確的方法來確認結果。

Park說：「這篇文章不會改變一切，但這是朝著能夠快速檢測炭疽的方法邁出的一步。「這可以增強我們對這種生物威脅的準備。」

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