دانشمندان فرآیندی مبتنی بر هوش مصنوعی را توسعه داده‌اند که از روی تصویر ۳ بعدی چهره افراد، سن بیولوژیکی را محاسبه می‌کند.
سن بیولوژیکی شما می‌تواند سال‌ها با سن واقعیتان (که از زمان تولد محاسبه می‌شود) تفاوت داشته باشد. سن بیولوژیکی نشان دهنده سلامت فیزیکی بدن است. وجود ابزاری جدید برای محاسبه این عدد می‌تواند زنگ هشداری برای پیگیری سلامتی باشد.
ارزش یک عکس اندازه هزار کلمه است. اما وقتی آن عکس یک تصویر سه‌بعدی بسیار دقیق از چهره باشد، احتمالاً ارزش هزار آزمایش خون را هم داشته باشد. زیرا این گونه‌های برجسته و گودی‌های زیر چشم صرفاً پیام‌رسان بالارفتن سن نیستند و می‌تواند نشان‌دهنده وضعیت سلامت ما باشد.
برای دهه‌هاست که دانشمندان می‌دانند صرفاً سن تاریخی همه چیز را درباره وضعیت یک فرد بیان نمی‌کند. بلکه سن بیولوژیکی که به متغیر‌های مختلف از محیط اطراف گرفته تا رژیم غذایی و عادت‌های ورزشی بستگی دارد، نشان دهنده وضعیت سلامتی افراد است و می‌تواند نسبت به سن تاریخی تا سال‌ها تفاوت داشته باشد. اما برخلاف سن تاریخی که برای به‌دست آوردنش فقط نیاز به شمارش سال‌های زندگی‌مان داریم، به‌دست‌آوردن سن بیولوژیکی چالش‌های خود را دارد. حالا «جینگ-دانگ جکی هان» و همکارانش موفق به توسعه فرآیندی مبتنی بر هوش مصنوعی به نام «سنجه پیری چهره» شده‌اند که در آن تصویر سه‌بعدی از چهره افراد تهیه می‌شود و سن بیولوژیکی آنها محاسبه می‌شود.
«جینگ-دانگ جکی هان»، محقق دانشگاه پکن، با استفاده از یک سیستم تصویربرداری سه‌بعدی و هوش مصنوعی، سیستمی را برای مشخص‌کردن سن بیولوژیکی (سن فیزیولوژیکی) افراد توسعه داده است. در این نقشه گرمایی که در آن مقادیر بالا با قرمز و مقادیر پایین‌تر با آبی نشان داده شده‌اند، تغییرات چهره یک زن چینی با گذشت زمان و بالارفتن سن آشکار شده است. سن فیزیولوژیکی می‌تواند تا ۷/۵ (هفت و نیم) سال با سن تاریخی (سنی که از زمان تولد محاسبه می‌شود) تفاوت داشته باشد. منبع تصویر: جینگ-دانگ جکی هان؛ دانشگاه پکینگ
روشی که امروزه هان و همکارانش از آن استفاده می‌کنند، درواقع الهام‌گرفته از سنتی در چین است که به قرن‌ها پیش بازمی‌گردد. در این سنت طبیبان با دیدن چهره افراد اصطلاحاً وضعیت سلامتی آنها را تفسیر و پیش‌گویی می‌کردند. حالا هم هان، یک زیست‌شناس محاسباتی و همکارانش از دانشگاه پکن با الهام‌گرفتن از همین روش و آنالیز تصاویر سه‌بعدی چهره نزدیک به پنج هزار نفر از اهالی شهرستان جیدونگ کشور چین، سنجه پیری چهره‌شان را ساخته‌اند. این محققان دو عدد از این سنجه‌ها را با استفاده از هوش مصنوعی ساخته‌اند که یکی از آنها سن تاریخی و دیگری سن بیولوژیکی را پیش‌بینی می‌کند. نحوه کار این سنجه‌های پیری چهره با بررسی تغییرات سیمای صورت افراد با گذشت زمان است؛ مانند گوشه‌های چشم، پهنی بینی، افتادگی فک و افزایش فاصله بین بینی و دهان. همچنین برخی از ویژگی‌های خاص ظاهری نشان از بروز بیماری‌های خاص دارند. به‌طور مثال نشانه التهاب سیستماتیک افتادگی پوست است.
طبق ادعای «آندره استوا»، مدیر و بنیان‌گذار یک شرکت دانش‌بنیان در زمینه‌ی هوش مصنوعی پزشکی در لوس آلتوس کالیفرنیا، تحقیقات هان پتانسیل ایجاد پیشرفت در توسعه دارو‌های پیشگیرانه را دارد: «اگر بتوانید از فردی عکسی بگیرید و سپس سن بیولوژیکی او را به‌دست آورید، این موضوع تأثیر زیادی روی سبک زندگی شما خواهد داشت.» با استفاده از این ابزار همچنین پزشکان قادر خواهند بود تا وضعیت بیماران دارای بیماری‌های سخت و سنگین مانند افرادی که شیمی درمانی می‌شوند را راحت‌تر پایش و مدیریت کنند. کمک به تحقیقات در رابطه با پیری نیز می‌تواند از دیگر خدمات این ابزار باشد.
خود هان هم در این رابطه می‌گوید: «درخواست‌های متعددی از شرکت‌های مختلف داریم که می‌خواهند با استفاده از ابزار ما میزان اثربخشی دارو‌های ضد پیری خود را بسنجند.»
هوش مصنوعی برای یادگیری و انجام فعالیت به بهترین داده‌های ممکن نیاز دارد تا مثال‌هایی از جواب درست و حقیقت عینی هر موضوع داشته باشد. به‌طور مثال در این قضیه، هوش مصنوعی نیاز دارد تا از قبل یک چهره متناسب با هر سنی را دیده باشد تا بتواند در داده‌های جدید بر طبق آموخته‌هایش بهترین عملکرد را داشته باشد؛ و این یک مشکل اساسی خواهد بود. زیرا هیچ استاندارد معینی برای تعیین سن بیولوژیکی وجود ندارد. «مفهوم سن بیولوژیکی بیشتر شبیه چتری است که تمام مفاهیم سیستمیکی که با افزایش سن رخ می‌دهند را در بر می‌گیرد.» این را «کریستوفر بل» می‌گوید. او در دانشگاه لندن رابطه بین بیماری‌های مزمن و سن را بررسی می‌کند. از کاهش تعداد تلومر‌ها (کلاهک‌هایی که از نابودی کروموزم‌ها جلوگیری می‌کنند) تا ضعف سیستم ایمنی بدن؛ اینکه کدام یک از این‌ها باید به عنوان نشانگر اصلی پیری به کار گرفته شوند واقعاً معضل است.
برخی از «سنجه‌هایی» که از قبل‌تر از آنها برای تعیین سن بیولوژیکی استفاده می‌شود، براساس پراکندگی پروتئین در خون یا تعداد دفعاتی که سلول‌های بنیادین تکثیر می‌شوند کار می‌کنند.
سنجه پیری چهره
در سال ۲۰۱۶ هان تصمیم گرفت تا از روشی جدید برای اندازه‌گیری سن بیولوژیکی استفاده کند. روشی که در آن با استفاده از ظاهر فرد این سن تشخیص داده شود. یکی از منابع الهام‌بخش هان، مطالعه‌ای است که در سال ۲۰۰۹ در رابطه با همین موضوع انجام شده است. در این مطالعه تعدادی از داوطلبان با دیدن تصویر یک جفت دوقلو سعی کردند تا وضعیت سلامتی و سنی آنها را بررسی کنند. سپس هفت سال بعد، وضعیت سلامتی این دوقلو مورد ارزیابی قرار گرفت و با نتایج آن زمان مقایسه شد.
محققان متوجه شدند که وضع سلامتی یکی از دوقلو‌ها که چهره‌اش نسبت به خواهر یا برادر دوقلویش مسن‌تر توصیف شده بود، ضعیف‌تر و شکننده‌تر است. او همچنین دارای اختلال شناختی است و به احتمال زیاد زودتر فوت کند. در نتیجه هان با خودش فکر کرد که سن بیولوژیکی که از طریق چهره مشخص شود، می‌تواند رابطه مستقیمی با سلامتی فرد داشته باشد. تیم او همچنین تا قبل از این و در مطالعه‌ای که نتایجش در سال ۲۰۱۵ منتشر شد، با استفاده از تصاویر سه‌بعدی چهره افراد متوجه شده بودند که جزئیات چهره افراد می‌تواند سن تاریخی آنها را پیش‌بینی کند. آنها این مطالعه را با کمک مدلی آماری که با استفاده از تهیه تصویر سه‌بعدی از چهره‌ی ۳۰۰ نفر از شهر پکن، پایتخت چین انجام داده بودند.
پیش‌بینی تغییرات چهره یک زن چینی از ۲۰ سالگی (سمت چپ) تا ۶۵ سالگی. مطالعات هان نشان می‌دهد که پیرشدن سریع چهره نشان‌دهنده التهاب سیستمیک است با دیگر چالش‌های سلامتی مانند کلسترول بالا یا فشار خون رابطه مستقیم دارد. منبع تصویر: چینگ-دانگ جکی هان؛ دانشگاه پکینگ.
در همان زمان هان به دنبال نشانه‌هایی درون خون بود که با سن رابطه داشته باشند که متوجه شد آکادمی علوم چین، که همکار انجمن مکس پلانک در بخش زیست‌شناسی محاسباتی است و هان بعداً در همین‌جا مشغول به کار شد، دارای یک تصویربردار سه‌بعدی چهره است. در نتیجه او با خودش فکر کرد که بهتر است هنگام جمع‌آوری نمونه‌های خون، این دستگاه را هم با خودش ببرد و از چهره افرادی که از آنها نمونه خون می‌گیرد، تصویری سه‌بعدی نیز تهیه کند. سپس او می‌توانست چیزی که چهره درباره سن برملا می‌کند و چیزی که نمونه‌های خون در رابطه با سن آشکار می‌کنند را با هم مقایسه کند.
تا سال ۲۰۱۶ میلادی، خانم هان به گروه مطالعه‌ای بزرگ‌تری هم دسترسی پیدا کرده بود. گروهی که حالا او روی آنها مطالعه می‌کرد ۵۰۰۰ نفر از اهالی شهرستان جیدونگ بودند و همچنین تکنیک‌های هوش مصنوعی که از آن استفاده می‌کرد نیز ارتقا یافته بودند. در این مطالعه جدید که توسط هان انجام شده است، سن بیولوژیکی هر یک از افراد حاضر در گروه مطالعه توسط پنج داوطلب دیگر مورد ارزیابی قرار گرفته تا میزان اشتباهات و نوسانات در داده‌ها به کمترین میزان ممکن برسد و از همین داده‌ها به عنوان پایه (حقیقت محض) تمرین و یاددادن به هوش مصنوعی استفاده شود.
موتور هوش مصنوعی که با کمک همین مشاهدات و بررسی‌های انسانی آموزش می‌بیند و پیشرفت می‌کند، از ابتدا دقیق بوده است. به‌طور متوسط خطای آن در پیش‌بینی سن تاریخی و سن بیولوژیکی سه سال بوده. در مطالعه هان، از افرادی که سن پیش‌بینی شده‌شان توسط هوش مصنوعی بیشتر از سه سال بوده، به عنوان افراد «زود پیر (fast-agers)» و آن‌هایی که سن‌شان بیش از سه سال کمتر برآورد شده بود، «کند پیر (slow-agers)» تعبیر شده است.
آن‌طور که هان می‌گوید، این تفاوت بین سن واقعی و سن پیش‌گویی‌شده می‌تواند با پارامتر‌های مختلف سلامتی فرد مرتبط باشد. او همچنین معتقد است که همین موارد حاشیه‌ای می‌تواند درباره نحوه پیری ما اطلاعات خوبی بدهد.
هان برای اکتشاف ارتباط بین ظاهر، سن و عوامل تأثیرگذار روی سلامتی، در کنار جمع‌آوری نمونه‌های خون، پرسش‌نامه‌ای درباره عادت‌های افراد گروه مطالعه تهیه کرده است. به‌طور مثال، در افراد «زود پیر» سیگارکشیدن، خروپف‌کردن و سطح بالای کلسترول در خون مشهود بوده است درحالی‌که در افراد «کند پیر» مصرف ماست، خوردن وعده‌های غذایی در ساعات مشخص و همچنین چگالی بیشتر مواد معدنی در استخوان‌ها بیشتر مشاهده شده است.
به نظر می‌رسد در میان‌سالی، یعنی بین دهه ۴۰ تا اوایل دهه پنجاه زندگی، تفاوت بین «زود پیرها» و «کند پیرها» بیشتر از زمان‌های دیگر قابل تشخیص باشد. ممکن است برخی افراد بسیار پیر به نظر برسند، درحالی‌که فقط ۴۰ سال دارند و دیگری با ۵۵ سال سن ظاهری جوان دارد. هان معتقد است که چنین تفاوتی به معنی تأثیر شدید عادات زندگی و نحوه رسیدگی به سلامتی است.
هان و همکارانش همچنین با ساخت مدل‌های بیشتر سعی کردند تا مکانیزم مولکولی پشت پیری را بررسی کنند و آن را با استفاده از هوش مصنوعی با چهره افراد «زود پیر» تطابق دهند. به‌طور مثال آنها «سنجه‌هایی» توسعه دادند که ژن‌های فعال درون خون افرادی که چهره پیرتری نسبت به سن‌شان داشتند را شناسایی می‌کرد و آن را با جزئیات چهره همان افراد تطبیق می‌داد.
هان درباره سنجه‌های پیری چهره می‌گوید: «تسریع پیری رابطه زیادی با ایجاد عفونت یا التهاب در بدن دارد.» این پیری معمولاً در چین‌وچروک پیشانی و افتادگی پوست نمایان می‌شود. از سوی دیگر، کلسترول بالا در خون با افزایش برجستگی بافت‌های بین استخوان گونه و فک پایینی و گودی زیر چشم‌ها همراه است.
کاربرد‌های این تکنولوژی
مطالعه درباره پیری در مسیر درست و رو به پیشرفتی قرار دارد، اما مشکلی وجود دارد که همیشه ذهن پژوهشگران این حوزه را درگیر کرده؛ اینکه ما دقیقاً نمی‌دانیم سن بیولوژیکی چیست و همچنین راه مشخصی هم برای تعریف عددی و کمی آن نداریم. اما طبق ادعای «رویبائو رِن»، پزشک پژوهشی مرکز بین‌المللی مطالعات پیری و سرطان در دانشگاه پزشکی هاینان چین، پژوهش هان و دیگر پژوهش‌هایی که در آزمایشگاه‌های مختلف درحال انجام هستند، گام‌های مهمی برای پیداکردن اطلاعات در این مورد انجام داده‌اند.
رِن در این‌باره می‌گوید: «همین که قادر شده‌ایم روند پیری را اندازه‌گیری کنیم، یک قدم بزرگ رو به جلو است و تکنولوژی دکتر هان که همین الان هم در بیمارستان هاینان که خودش در آن‌جا مشغول به کار است استفاده می‌شود، نقش مهمی در مطالعات مربوط به پیری ایفا خواهد کرد.»
به‌طور مثال شرکت‌های داروسازی می‌توانند از این ابزار برای بررسی و ارزیابی دارو‌های افزایش سن یا ضد پیری خود استفاده کنند. همچنین رِن به عنوان یک سرطان‌شناس (Oncologist) امیدوار است تا این سنجه پیری چهره بتواند در تشخیص زود موقع سرطان به کار آید. از آن‌جایی که سرطان رابطه مستقیمی با سن دارد، اگر فردی نشانه‌های «زود پیری» را از خود بروز دهد، پزشکان می‌توانند آن را تحت ارزیابی مستمر قرار دهند و در صورت بروز سرطان، در زودترین حالت ممکن از آن با خبر شوند. رِن در ادامه می‌گوید: «افزایش سن و پیری احتمالاً دلیل ۸۰ درصد بیماری‌ها باشد.»
پزشکان همچنین می‌توانند سن بیولوژیکی را به عنوان یکی از معیار‌های چک‌آپ که به‌طور مداوم باید تست شود، حساب کنند. مانند سطح کلسترول خون یا فشار خون که معمولاً به‌صورت دوره‌ای تست می‌شوند. «این می‌تواند زنگ هشداری باشد و این سؤال را پاسخ دهد که ما چگونه وضعیت سلامت خود را مدیریت کرده‌ایم؟» این موضوع را رِن مطرح کرد.
برخلاف سایر روش‌های سنجه‌ای که نیازمند نمونه خون یا نمونه بافت بدن است و برای خروجی‌گرفتن نیاز به آنالیز‌های گران قیمت دارد، سنجه پیری چهره در مقایسه بسیار ارزان و کار با آن راحت است. صرفاً نیاز است تا مراجعه‌کننده برای یک دقیقه جلوی تصویربردار سه‌بعدی چهره بنشیند تا از چهره اون تصویربرداری شود.
افق پیش روی این فناوری
کریستوفر بل نیز معتقد است که مطالعات در مورد سنجه‌های پیری پتانسیل زیادی دارد؛ به‌خصوص اکنون که تعداد مجموعه داده‌ها بسیار بیشتر از قبل شده است. قدرت اصلی این سنجه‌های پیری، توانایی آنها در آشکارکردن جزئیات عمیق فرآیند پیری است.
هان و همکارانش همچنین به پژوهش‌های خود برای پیداکردن دیگر سنجه‌های پیری مانند سنجه ترنسکریپتومیکس (Transcriptome Clock) که آسیب‌های واردشده به دی‌ان‌ای درون خون را بازتاب می‌دهد یا سنجه تک سلولی (Single Cell Clock) که براساس اطلاعات استخراج‌شده از یک تک سلول کار می‌کند، ادامه می‌دهند. هدف مخلوط‌کردن تمام این سنجه‌ها با یکدیگر است. هر سنجه جنبه‌های مختلفی از پیری را نمایان می‌کند و سپس تمام این جنبه‌ها در کنار یکدیگر یک سنجه واحد و کامل را تشکیل می‌دهند. این پژوهشگران همچنین درحال توسعه سنجه پیری چهره خود هستند. یک نسخه جدید که برای تمام گروه‌های قومیتی قابل استفاده باشد، به‌زودی رونمایی خواهد شد.
هدف نهایی هان چه خواهد بود؟ هان با خنده پاسخ می‌دهد: «خب، من به همکارانم می‌گویم می‌خواهم کاری کنم تا پنج سال بیشتر زندگی کنند و پنج سال هم جوان‌تر به نظر برسند.»
منبع: دیجیاتو
