L’intelligenza artificiale delle flatulenze

Un gruppo di ricerca negli Stati Uniti ha sviluppato un macchinario che simula i rumori che produce il nostro organismo quando siamo in bagno, da quello dell’urina a quello della diarrea passando per le flatulenze. Il sistema viene utilizzato per addestrare un’intelligenza artificiale a riconoscere i vari rumori attraverso un microfono. Per quanto singolare, l’idea potrebbe portare un giorno a servizi igienici dotati di dispositivi per rilevare tempestivamente particolari problemi sanitari, come la diffusione di un’epidemia di colera in aree del mondo povere e più a rischio.

I test sono stati condotti al Georgia Tech Research Institute (GTRI) partendo da una proposta di David Ancalle, un ingegnere meccanico che svolge un dottorato in fluidodinamica, in collaborazione con Maia Gatlin, un’ingegnera aerospaziale che ha contribuito alla costruzione del simulatore. Ai due ricercatori e ai loro collaboratori non manca un certo senso dell’umorismo: il sistema che riproduce i rumori in bagno è stato chiamato Synthetic Human Acoustic Reproduction Testing, letteralmente “Riproduttore sintetico per test di acustica umana”, o SHART, sigla che riprende la parola inglese “shart”, che indica quella circostanza in cui si pensa di liberarsi solamente dei gas intestinali e invece si espelle dal proprio corpo qualcosa di più tangibile.

Il lavoro di ricerca dura da qualche anno e inizialmente era stato pensato per analizzare il rumore delle flatulenze e della produzione di urina. Mettendo in relazione i suoni prodotti con le caratteristiche geometriche del retto, per esempio, il gruppo di ricerca riteneva di poter distinguere una flatulenza ordinaria da una prodotta da un retto con malformazioni, probabilmente derivanti da qualche formazione tumorale. Un sistema di rilevazione di questo tipo avrebbe consentito di fare diagnosi precoci e di ridurre il ricorso a esami invasivi come la colonscopia solo per i casi sospetti. Il gruppo di ricerca voleva applicare un principio simile anche al rumore prodotto mentre si urina, per rilevare rumori anomali che potrebbero indicare malformazioni nell’uretra, derivanti da infiammazioni e altri problemi di salute.

Da quelle prime sperimentazioni era poi nata una collaborazione più ampia, legata allo sviluppo di sistemi per identificare epidemie di malattie gastrointestinali in modo passivo, senza ricorrere subito a un esame diretto delle persone interessate. Almeno in linea teorica, l’analisi dei rumori è più semplice da realizzare rispetto a quella video e può essere più affidabile rispetto alle segnalazioni di chi inizia ad avere problemi di salute di quel tipo, spesso sottovalutati e non indicati alle autorità sanitarie. La raccolta dei rumori può essere effettuata con dispositivi relativamente economici e che consumano poca energia elettrica, ideali per essere collocati nei bagni pubblici nei paesi più poveri dove spesso si diffondono malattie gastrointestinali contagiose.

Secondo le stime dell’Organizzazione mondiale della sanità, ogni anno ci sono tra gli 1,3 e i 4 milioni di casi di colera, con decine di migliaia di morti dovute alla malattia. Il colera è causato da diversi tipi di Vibrio cholerae, un batterio che si sviluppa in acqua e alimenti contaminati con feci umane. Causa una forte diarrea, e se non trattato adeguatamente può avere complicazioni, dovute soprattutto alla disidratazione, che si possono rivelare letali. Di solito è sufficiente un buon antibiotico per guarire, ma nei paesi più poveri l’accesso agli ospedali e ai medicinali è spesso limitato e per questo molte persone non hanno la possibilità di curarsi. Un dispositivo in grado di rilevare rapidamente un aumento nell’incidenza di casi di diarrea potrebbe tornare utile per segnalare il problema, prevenendo una ulteriore diffusione della malattia.

Il lavoro intorno a SHART era iniziato con la selezione di audio e video già disponibili online sui rumori che si producono in bagno. Ogni rumore veniva isolato e analizzato e sottoposto poi al sistema di intelligenza artificiale, che attraverso una grande quantità di dati imparava via via a riconoscere le varie sfumature dei rumori prodotti in bagno. Terminata la prima fase di addestramento, il gruppo di ricerca è passato alla produzione di un macchinario costituito da vari tubi di plastica, piccole pompe e due bottiglie di plastica, che contengono i liquidi con i quali produce i rumori. Il macchinario simula piuttosto fedelmente i rumori nelle varie circostanze, consentendo di verificare quanto l’intelligenza artificiale sia precisa nel fornire un risultato.

I test condotti finora, e che sono in attesa di essere verificati insieme alla ricerca da un gruppo indipendente, hanno portato alla corretta identificazione dei rumori prodotti nel 98 per cento dei casi. Se confermati, i risultati potrebbero essere migliori e più affidabili rispetto alle segnalazioni spontanee delle persone che sviluppano sintomi, come ha spiegato Ancalle a Inverse: «Le autosegnalazioni non sono molto affidabili. Stiamo cercando di trovare un modo non invasivo con cui le persone possano ricevere una notifica se debbano o meno fare un controllo medico. Del tipo: “Ehi, la tua pipì non fluisce nel modo in cui dovrebbe. Le tue scoregge non suonano nel modo in cui dovrebbero. Dovresti farti controllare”».

In attesa della pubblicazione dei primi risultati della sperimentazione, il gruppo di ricerca è intanto al lavoro per sviluppare un sistema economico e portatile per effettuare le rilevazioni. In futuro potrebbero essere prodotti dispositivi a batteria da poche decine di euro, da inserire nei bagni pubblici nei paesi più a rischio per le malattie gastrointestinali. L’iniziativa potrebbe essere realizzata insieme ai progetti per migliorare le condizioni igienico-sanitarie dei bagni pubblici, in alcuni paesi l’unica vera alternativa a soluzioni più rudimentali che spesso causano la contaminazione dei sistemi idrici utilizzati anche per l’acqua potabile.