Slimme elektronica: hoe Demcon met AI de wereld beter maakt
Wat hebben een baby met slaapapneu, een robot die waterleidingen inspecteert en een longkankerpatiënt met elkaar gemeen? Ze hebben alle drie baat bij kunstmatige intelligentie. AI-expert Marnix Zoutenbier van technologiebedrijf Demcon vertelt tijdens de vakbeurs Electronics & Applications, van 23 tot en met 25 september in Jaarbeurs Utrecht, hoe Demcon AI inzet om een betere wereld te creëren.
FHI sprak met Zoutenbier en zijn collega, elektronica-architect en business developer Mark Heitkamp, over de invloed van AI op de elektronicawereld. Waar Zoutenbier de nadruk legt op de technologische kant, richt Heitkamp zich op de software en hardware. AI-technologie werkt immers alleen als de elektronica in het product krachtig genoeg is. In dit artikel bespreken de heren aan de hand van drie praktijkcases waarom AI, mits verantwoord ingezet, de wereld verrijkt.
Case 1: Vroeggeboren baby’s met slaapapneu
Apneu is een aandoening waarbij de ademhaling kortstondig stopt tijdens het slapen. Bij premature baby’s kan dit de ontwikkeling van de hersenen beïnvloeden. Een snelle en correcte diagnose voorkomt veel leed. Zoutenbier legt uit hoe AI hierbij behulpzaam kan zijn.
“Premature baby’s liggen meestal in couveuses met sensoren op hun lichaam die hun ademhaling monitoren. Samen met Demcon macawi respiratory systems, een zusterbedrijf gespecialiseerd in beademingsapparatuur, ontwikkelen we de cardiorespiratoire sensor Macawi SERA. Deze sensor kwalificeert signalen met AI-technologie. We gebruiken hiervoor geavanceerde deep learning-algoritmen, zoals recurrente neurale netwerken (RNN’s). De algoritmen herkennen patronen in ademhalingssignalen en onderscheiden verschillende soorten apneu. Kinderartsen krijgen zo direct inzicht in het apneutype en kunnen hun behandeling hierop baseren.”
Heitkamp vult aan: “We werken met verschillende teams en disciplines aan dit project. Marnix en zijn collega’s ontwikkelen de algoritmes, mijn team houdt zich bezig met de elektronica in de sensor, Macawi is verantwoordelijk voor de hardware en kinderartsen van het UMC denken mee over de praktische toepassing.”
Zoutenbier: “Er is veel mogelijk, maar soms loop je tegen praktische dilemma’s aan. Een grotere chip heeft meer capaciteit, maar brengt hogere kosten met zich mee. Het is dus zoeken naar een zo goedkoop mogelijke oplossing die de benodigde hoge kwaliteit van apneu-detectie heeft. Daarnaast moet de hardware eenvoudig praktisch toepasbaar zijn, aansluiten bij de gebruikerseisen vanuit het ziekenhuis en comfortabel zijn voor de patiënt. Zeker bij deze doelgroep.”
Case 2: Met een ‘slangrobot’ door het Nederlandse waterleidingnetwerk
Dat de invloed van AI op de maatschappij groot is, blijkt ook uit de tweede casus die de heren aanstippen: de slangrobot. Wateronderzoekinstituut KWR gaf opdracht voor het ontwikkelen van deze inspectierobot voor waterleidingen. De robot moest geschikt zijn om zelfstandig door het 42-jaar-oude waterleidingnet van Nederland te bewegen terwijl het scheuren, lekkages en corrosie detecteert. Heitkamp: “Dat was een uitdaging voor onze ingenieurs. De robot moet wendbaar en flexibel zijn, voldoende opslagcapaciteit hebben en 100% waterdicht zijn. En dat allemaal in een zo klein mogelijk formaat, omdat het anders niet past in de behuizing.”
Zoutenbier vult aan: “Door AI weet de robot wat te doen in onverwachte situaties, zoals een blokkade, lekkage, defect of splitsing. We trainen geavanceerde machine learning-modellen op duizenden gesimuleerde scenario’s, zodat de robot zelfstandig beslissingen kan nemen. Zonder AI was dit niet mogelijk of veel te tijdrovend. Vroeger was het afwachten tot een waterleiding kapot ging. Nu kunnen medewerkers van waterleidingbedrijven gericht ingrijpen om een defect te voorkomen. Dit bespaart tijd, geld én frustraties. Tegelijk blijven we alert op mogelijke beperkingen, zoals het risico op verkeerde interpretaties door AI bij onverwachte situaties.”
Case 3: Kwalificeren kwaadaardige longkanker
Bijzonder trots zijn Zoutenbier en Heitkamp op een AI-project waar Demcon op eigen initiatief aan werkt: CT-scans waarmee de aard van longkanker vastgesteld kan worden op basis van synthetische data. Dit zijn gesimuleerde gegevens die echte data nabootsen. Zoutenbier: “Het grote voordeel van synthetische data is dat je niet afhankelijk bent van input van artsen. We genereren longen in 3D inclusief een longknobbeltje. Daarna bootsen we een CT-scan na van de longen en het knobbeltje. Op basis van heel veel gesimuleerde CT-scans kan een model de aard van knobbeltjes interpreteren. Een kwaadaardige tumor ligt bijvoorbeeld rood op; een goedaardig gezwel blijft wit.”
Deep learning-algoritmen herkennen veranderingen in longtumoren sneller dan traditionele methoden. “Echter, deze algoritmen hebben meer trainingsdata nodig om goed te werken. Synthetisch data is de ideale uitkomst om de benodigde trainingsdata te genereren. Hierdoor kun je de tumoren uiteindelijk beter analyseren en diagnosticeren,” vervolgt Zoutenbier enthousiast. “Voor pathologen en radiologen is dit interessant. Tegelijk is het gebruik van synthetische data in de medische wereld controversieel, omdat het nieuw is. Je kan wel van alles genereren, maar in hoeverre klopt het ook? Met andere woorden: hoe ga je het valideren? De algoritmes zijn nog in ontwikkeling, maar ik heb er vertrouwen in dat het goed gaat komen.”
Heitkamp vult aan: “Medische elektronica moet aan strengere regels voldoen dan gewone elektronica. Op het gebied van synthetische data hebben de notified bodies nog geen standpunt ingenomen. Dan is het apparaat klaar om getest te worden, maar kunnen we niet verder door juridische belemmeringen. Dat is erg frustrerend, hoe begrijpelijk ook. De medische sector is van oudsher traditioneel ingesteld, maar loopt in de voorhoede van technologische vernieuwing. Artsen zien dat heus wel in, maar het ontbreekt ze vaak aan tijd om aan een project mee te werken dat pas op langere termijn resultaat oplevert.”
Toekomstvisie en uitnodiging
Over één ding zijn de heren het roerend eens: (medische) elektronica in combinatie met AI heeft de potentie om de levens van miljoenen mensen te veranderen. Heitkamp: “We zijn bij Demcon bezig met de ontwikkeling van zinvolle producten. Dat geeft mij energie.”
Ben je benieuwd naar de ervaringen van Demcon met AI in elektronica? Kom dan naar de lezing en bezoek stand #9B036 op de E&A-beurs. De lezing is op woensdag 24 september van 14.00 tot 14.40 uur in de Jaarbeurs in Utrecht. Meld je gratis aan voor de presentatie en de beurs.
Meer informatie over Demcon vind je hier:
Demcon life sciences & health | partner for product development
English (UK)