Das WC der Zukunft von Forschern des Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) um Projektleiterin Maia Gatlin erkennt Cholera. Es handelt sich um ein Mikrofon, das die Geräusche während eines Toilettengangs erfasst. Ein damit kombinierter Mikroprozessor wertet die Geräusche aus. Welches konkret auf welche Krankheit hindeutet, hat der "Diarrhea Detector" zuvor in einem Kurs "Maschinelles Lernen" trainiert.
Audiodaten aus Online-Quellen
Allzu hautnah wollten die Forscher die Ereignisse auf der Toilette nicht miterleben. Daher nutzten sie Audiodaten aus Online-Quellen. Jede Datei eines Stuhlgangs oder des Wasserlassens wandelten sie in eine Grafik um. Verschiedene Ereignisse erzeugen unterschiedliche Kurven. Wasserlassen beispielsweise im Wesentlichen eine Gerade mit Fransen, während es beim Stuhlgang akustisch vielfältiger zugeht.
Die Leistung des Algorithmus hat das Gatlin-Team anhand von Daten mit und ohne Hintergrundgeräusche getestet, um sicherzustellen, dass er unabhängig von der Umgebung des Sensors die richtigen Klangmerkmale lernt. "Wir haben die Hoffnung, dass dieses System, das wenig Platz braucht und natürlich nicht-invasiv ist, in Gebieten eingesetzt wird, in denen Cholera-Ausbrüche ein anhaltendes Risiko darstellen", sagt Gatlin.
Der Sensor könnte auch in Katastrophengebieten eingesetzt werden, in denen Wasserverschmutzung zur Ausbreitung von Krankheitserregern im Wasser führt, und sogar in Pflege- und Hospizeinrichtungen, um den Stuhlgang von Patienten automatisch zu überwachen. "Vielleicht kann unser Algorithmus eines Tages mit bestehenden In-Home-Smart-Geräten kombiniert werden, um den eigenen Stuhlgang und die Gesundheit zu überwachen", hofft Gatlin.
Jetzt soll es ins WC selbst gehen
Jetzt planen Gatlin und ihre Kollegen den Ausbruch aus dem Elfenbeinturm der Wissenschaft. Sie wollen akustische Daten aus der realen Welt sammeln, damit sich ihr maschinelles Lernmodell an die Randbedingungen einer Vielzahl von Badezimmerumgebungen anpassen kann.
Cholera, eine bakterielle Erkrankung, die Durchfall verursacht, betrifft Millionen von Menschen und führt jedes Jahr zu etwa 150.000 Todesfällen. Die Früherkennung eines Ausbruchs könnte die Organisation von Gegenmaßnahmen beschleunigen und verbessern. "Aus offensichtlichen Gründen ist die Überwachung dieser und anderer Darmerkrankungen jedoch eine sensible Angelegenheit", so Gatlin abschließend.
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