Модели интеллектуальных вычислений, датчики и индикаторы ранней диагностики речевых и языковых недостатков в общении детей (SmartSpeech)

В последние годы интеграция цифровых и мобильных технологий в здравоохранение и образование открыла новые возможности для мониторинга и оценки. Это исследование будет опираться на эти достижения путем внедрения моделей искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения, которые предлагают принятие решений в реальном времени и персонализированную обратную связь. Автоматизируя важнейшие аспекты диагностического процесса, эта система поможет преодолеть разрыв между традиционным клиническим опытом и передовыми технологиями, что в конечном итоге повысит эффективность усилий по раннему вмешательству.

Исследование SmartSpeech будет представлять собой клиническое испытание, предназначенное для создания и проверки автоматизированной системы принятия решений для улучшения скрининга и раннего выявления нарушений речи и языка у маленьких детей. Это исследование будет нацелено на детей с типичным и нетипичным (атипичным развитием нервной системы) развивающимися детьми, в первую очередь с упором на участников дошкольного и младшего школьного возраста. В системе будут использоваться интеллектуальные вычислительные модели, биометрические датчики и индикаторы ранней диагностики нарушений речи и языка, чтобы предоставить врачам надежный инструмент для выявления потенциальных проблем развития.

В основе исследования лежат два основных исследовательских вопроса:

1. Существуют ли различия между типично развивающимися и атипичными детьми с нервно-психическим развитием при участии в серьезной игре, использованной в исследовании?
2. Если такие различия будут выявлены, можно ли использовать собранные данные для обучения автоматизированной системы принятия решений, которая точно различает типичных и атипичных в отношении нервно-психического развития детей на основе речевых и языковых нарушений?

Для оценки речевых и языковых навыков развития и их проявлений междисциплинарная группа разработает серьезную игру (СГ), основанную на теориях, измеряющих речевые и языковые, а также психомоторные, когнитивные, психоэмоциональные и слуховые навыки. Каждый домен будет оценивать выполнение конкретных задач в рамках деятельности ИК для участника.

Чтобы ответить на вопросы этого исследования, данные о типично развивающихся детях будут сравниваться с данными о нетипично развивающихся детях, анализируя, может ли система ИИ синтезировать несколько точек данных в разных областях оценки для создания комплексного диагностического профиля.

Участники будут набираться посредством открытого конкурса, который будет проводиться через частные и государственные учреждения здравоохранения и образования по всей Греции. Процесс набора будет сосредоточен на родителях типично и нетипично развивающихся детей в возрасте от 4 до 12 лет. Родители будут приглашены на информационные встречи, на которых будут подробно объяснены цели, процедуры и этические принципы исследования.

В ходе этих занятий родители получат исчерпывающую информацию о цели исследования, в том числе о конкретной роли серьезной игры, разрабатываемой в исследовании. Характер игры, ожидаемое участие детей и методы сбора данных будут подробно обсуждаться для обеспечения прозрачности. Родителям будет предложено предоставить информированное письменное согласие на участие своих детей в полном соответствии с Общими правилами защиты данных и этическими соображениями. Эти шаги необходимы для обеспечения защиты прав и конфиденциальности участников на протяжении всего исследования. Родители также предоставят историю развития своего ребенка в онлайн-анкете, встроенной в систему.

В исследование будут включены типично развивающиеся дети дошкольного и школьного возраста, а также нетипично развивающиеся дети. В него не будут включены дети с другими заболеваниями или принимающие лекарства, которые потенциально могут повлиять на результаты.

После информативной встречи и письменного согласия родителей участники наденут умные часы и займутся серьезной игрой (спроектированной и разработанной исследовательской группой). Дети будут играть в СГ под непосредственным наблюдением врачей. Эта игра будет предназначена для оценки различных областей развития, включая речь, язык, психомоторные навыки, когнитивные функции, психоэмоциональное поведение и слуховые способности. Игра будет собирать речевые и языковые данные посредством взаимодействия с игровым процессом, а также данные датчиков носимого устройства и камеры планшета (отслеживание глаз и изменение сердечного ритма).

Этот игровой подход позволит естественно и увлекательно собирать разнообразные данные, обеспечивая всестороннюю оценку речевых и языковых способностей ребенка.

Система сформирует наборы данных для анализа с целью выявления речевого и языкового развития, передавая данные в выбранные алгоритмы искусственного интеллекта. В ходе исследования будут измеряться коммуникативные, психомоторные, когнитивные и психоэмоциональные навыки посредством разработанных мероприятий. Реакции во время игры будут оцениваться, создавая профиль развития участника.

Этот структурированный и этичный процесс набора персонала обеспечит полное соблюдение защиты данных и этических стандартов при сохранении активного участия как родителей, так и детей. Благодаря личному наблюдению и мониторингу в реальном времени во время игры исследование гарантирует качество и целостность данных, собранных для анализа.

SG в сочетании с датчиками умных часов будет собирать данные в режиме реального времени, в том числе:

• Ответы на игру
• Речевые ответы
• Данные о взгляде с камеры планшета
• Вариабельность сердечного ритма (фиксируется с помощью умных часов)

Эти мультимодальные данные будут обработаны с использованием алгоритмов нейронной сети/машинного обучения для классификации речевых и языковых способностей на разных стадиях развития. Использование этих передовых моделей ИИ позволит системе:

• Выявить закономерности речевых/языковых недостатков.
• Различают типично и нетипично развитых детей.
• Создайте индивидуальные диагностические профили для каждого участника.

Наконец, будет выполнена оценка и проверка интеллектуальной системы.