AI 助力孤独症干预，昆山杜克研究团队获资助

2020-6-11 20:30:36

昆山杜克大学

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编者注：今天是世界提高孤独症意识日 (World Autism Awareness Day)，联合国宣布今年的主题为：向成年期的过渡衔接。

孤独症，又称自闭症，是一种神经系统失调导致的发育障碍，表现为社交能力障碍、语言和非语言交流障碍以及重复刻板行为等。孤独症异质性强、个体差异大，早期诊断和早期干预，对孤独症的预后十分关键。

昆山杜克大学电子与计算机工程副教授李明带领团队长期致力于人工智能（AI）在医疗和临床研究领域应用的探索。近一年，团队在 AI 辅助孤独症筛查、诊断与干预方面的研究取得了诸多成果。今天，我们与您分享他们的最新研究进展。

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数次获得国内外奖项的李明博士领导的研究团队多年来一直研究基于 AI 技术的孤独症诊断和治疗方法。今年初，研究团队获得了广州市科学技术局重点领域研发计划项目150万元研究资金，用于开展 AI 辅助诊断和治疗孤独症的研究。

此外，李明博士合著的发表于《孤独症研究》(Autism Research) 的论文还荣获了今年中国教育部第八届高等学校科学研究优秀成果奖（人文社会科学）青年成果奖。在这篇论文中，李明博士与合作者应用机器学习方法，分析来自面部识别任务的眼动数据集，以评估预测孤独症。该研究方法的筛查准确率最高可达到88.51%。

李明博士表示：“我们很高兴在‘世界提高孤独症意识日’之前获得这两项认可，这意味着我们针对孤独症的技术研究方向是正确的。我们的目标是利用 AI 技术帮助更多受到这种神经发育障碍影响的儿童，提高他们的社交、沟通和情感技能。”李明博士还曾在2016年被授予 IBM 杰出教授奖 (IBM Faculty Award)，以表彰他在语音处理和多模态孤独症儿童行为分析领域的研究成果。

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李明博士孤独症行为分析团队成员

李明博士的研究团队一直在开展孤独症相关的研究项目。2019年6月，团队与致力于孤独症儿童康复训练的专业机构“大米和小米”合作成立了联合研究实验室，利用 AI 技术帮助改善孤独症儿童的评估和康复治疗。

近一年来，李明博士领导的联合实验室开发了一个 AI 沉浸式实验室，用于收集和分析儿童的多模态行为数据，以对孤独症进行早期干预。

该 AI 实验室是一个集多样信息刺激和完整信息分析的智能空间。它的四面墙壁全都是可编程、可量化的投影屏幕，可营造出各种经过标准化设计的场景，如卡通、森林、城市环境等；还可通过墙壁和多声道音响播放不同的影像和声音。治疗师可以在实验室里与儿童进行互动，例如，发布指令让儿童指着墙上出现的某个物体，然后观察他的反应。同时，实验室将通过隐藏在角落里的摄像机和 AI 程序模块，追踪孩子和治疗师的坐标位置，以及他们的头部、视线、手和其他身体部位的每一个动作。

视频素材：昆山杜克 SMIIP 实验室

制作：大米和小米

李明博士表示：“这个标准化的 AI 实验室将应用于我们的合作医院以及‘大米和小米’的孤独症干预康复中心。目前它正处于最后的测试阶段，不久将在广州和上海投入使用。”该实验室拥有10多项已获得或正在申请专利的技术，涉及眼神检测，人体姿态估计，手部姿态估计，头部姿态估计，人脸检测，人脸识别，语音识别，副语言语音属性识别等多个领域。

李明博士观察到，评估孤独症的传统方法效率低，诊断结果依靠主观判断。通常，孤独症结构化测评需要1个多小时，随后的数据分析和编码也需要数小时。例如，孤独症检测的其中一项方法是让治疗师重复叫孩子的名字，以观察他的反应，并记录下这个孩子的反应次数和方式。这其中所涉及的观察工作很大程度上依赖于治疗师本身的专业技能。

“我们的解决方案是使用 AI 技术来帮助治疗师记录和分析数据，使其更加客观和标准化。AI 实验室可以记录孩子的反应，包括与治疗师的眼神交流，动作，甚至情绪，”李明博士指出。“AI 并不是要取代家庭、机构对孩子的干预，而是要扮演观众的角色，全方位地聆听和观察孩子，将收集到的数据转换成所需的指标，再反馈给治疗师。通过这种方式，治疗师可以专注于孩子的康复训练，而不用担心还需要同时做记录。”

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