你的 AirPods 未來有一天可能會變成 AI 心臟監測器
Apple Research 團隊近日發表了一項相當有趣的研究，探討 AI 模型是否能從聽診器錄音中推估心率，儘管這些模型原本並未針對此目的進行訓練。
針對這項研究的簡短結論是：可以。
這對廣大的用戶來說絕對是個好消息；簡而言之，研究團隊選用了六個熱門的音訊或語音基礎模型，測試它們的內部音訊表徵能否有效推估來自心音錄音（即心音圖，phonocardiogram）的心率。
（Source：arXiv）
事實上，雖然這些模型並非為醫療資料所設計，但結果仍然相當穩健。大多數模型的表現與傳統依賴手工設計音訊特徵（即人工設計音訊表示法，常用於傳統機器學習模型）的舊方法相當。
最有趣的是，蘋果自家訓練的 CLAP（Contrastive Language-Audio Pretraining）版本模型，在以 300 萬筆音訊樣本訓練後，不但優於基準模型，在多項模型比較中更獲得最佳整體表現。
測試是如何進行的？
研究使用一組公開資料集進行評估，該資料集包含超過 20 小時的真實醫院心音錄音，並由專家進行標註（這是進行高品質 AI 研究與性能評估的關鍵）。為了訓練模型，蘋果將錄音切割成 5 秒鐘的短音訊片段，並每秒向前移動一次，最終總計約產出 23,000 筆心音片段，再以此訓練神經網路將心率分類為每分鐘心跳數值。
（Source：arXiv）
有趣的是，一些結果與典型的 AI 假設相反，模型規模更大並不總是表現更好。進一步來說，模型較深層的網路層往往編碼出較少有用的心肺資訊，可能是因為其優化目標偏向語言處理。相對地，較淺層或中間層的表示效果反而更好。
（Source：arXiv）
這是該研究的關鍵洞察之一。因為蘋果現在知道了該在這些模型中「往哪裡看」，以及應使用哪些層級，以在未來（或許說當蘋果將此分析整合至其裝置時）提取最關鍵的健康訊號。
這項研究的一大發現是，傳統訊號處理法與新一代 AI 方法結合，可產生更可靠的心率估測結果。這表示，當某一種方法表現不佳時，另一種方法常可彌補其不足。簡單說，兩種方法能捕捉信號的不同面向。
展望未來，研究團隊表示，他們將持續精進模型以應用於健康領域，打造能在低功耗裝置上運作的輕量化版本，並探索其他人體相關聲音的應用潛力。
但要注意的是，這份研究並未提出任何臨床主張或產品承諾；然而若考慮到蘋果可能將這類模型整合至 iPhone、Apple Watch，甚至是依靠耳內麥克風進行主動降噪的 AirPods 時，其潛力不言可喻。
（首圖來源：科技新報）