NASA thử nghiệm trợ lý y tế AI cho chăm sóc phi hành gia trong không gian sâu

Các nhà nghiên cứu của NASA đang thử nghiệm một công cụ hỗ trợ lâm sàng bằng AI có thể giúp phi hành gia chẩn đoán triệu chứng và lựa chọn bước chăm sóc trong các sứ mệnh quá xa Trái Đất để nhận được hướng dẫn y tế trực tiếp.

Hệ thống này, có tên Crew Medical Officer Digital Assistant, hay CMO-DA, nhằm cung cấp cho các phi hành đoàn một công cụ hỗ trợ suy luận y khoa cho các sứ mệnh không gian sâu. NASA chưa triển khai CMO-DA trong không gian. Các kỹ sư đang thử nghiệm nó trên Trái Đất với một bản sao mặt đất của HPE Spaceborne Computer, nền tảng điện toán biên mà HPE và NASA dùng cho các khối lượng công việc hiệu năng cao gắn với Trạm Vũ trụ Quốc tế.

Vấn đề nằm ở khoảng cách. Các phi hành gia trên Trạm Vũ trụ Quốc tế có thể trao đổi với các bác sĩ bay, và NASA có thể đưa phi hành đoàn trở về nếu một vấn đề y tế đòi hỏi điều đó. Các phi hành đoàn di chuyển theo chương trình Artemis của NASA, và sau đó hướng tới Sao Hỏa, phải đối mặt với một mô hình vận hành khác. Trung tâm điều khiển nhiệm vụ không thể hứa sẽ tư vấn ngay lập tức, và một chuyến quay về có thể mất quá lâu đối với chăm sóc khẩn cấp.

CMO-DA giải quyết khoảng trống đó bằng cách chạy suy luận AI ngay trên phần cứng của nhiệm vụ thay vì phụ thuộc vào dịch vụ đám mây. Red Hat cho biết dự án đã chuyển từ một bằng chứng khái niệm cần truy cập đám mây sang một triển khai biên tách biệt. Đối với các nhóm tuân thủ, an toàn và bảo đảm sứ mệnh, kiến trúc đó rất quan trọng. Một trợ lý y tế ngừng hoạt động trong lúc mất liên lạc sẽ tạo ra một chế độ lỗi mới cho phi hành đoàn. Một công cụ chạy ngay trên tàu cung cấp cho các nhóm một hệ thống mà họ có thể kiểm thử, xác thực và giới hạn trước khi phóng.

Red Hat hỗ trợ công cụ mã nguồn mở đứng sau triển khai này, RamaLama. Dự án giúp các nhà phát triển tải, chạy và phục vụ các mô hình AI bằng quy trình làm việc dựa trên container. Trong CMO-DA, RamaLama chạy các mô hình ngôn ngữ lớn cho suy luận y khoa và các mô hình ngôn ngữ-hình ảnh cho việc xem xét hình ảnh. Sự kết hợp đó cho phép một phi hành gia nhập triệu chứng bằng văn bản và cung cấp bằng chứng trực quan, chẳng hạn như ảnh về phát ban, vết thương hoặc sưng tấy.

Thiết kế này cũng giảm gánh nặng hạ tầng. Tàu vũ trụ không thể coi tài nguyên tính toán, lưu trữ, điện năng hay băng thông là những thứ dư dả. Các kỹ sư cần AI y tế phải phù hợp với giới hạn phần cứng, tạo ra đầu ra có thể lặp lại và tiếp tục hoạt động mà không cần truy cập mạng. CMO-DA chạy trên một bản sao Spaceborne Computer được xây từ các hệ thống HPE Edgeline và ProLiant, cùng các dòng sản phẩm mà HPE nêu cho chương trình trên trạm.

NASA vẫn phải chứng minh rằng trợ lý này cải thiện chăm sóc mà không đưa thêm rủi ro lâm sàng mới. Một mô hình có thể đề xuất chẩn đoán sai, bỏ sót tín hiệu cảnh báo hoặc đưa ra lời khuyên mâu thuẫn với quy trình y tế bay. Một chỉ huy y tế của phi hành đoàn cũng làm việc trong những ràng buộc bất thường: nguồn lực hạn chế, môi trường vi trọng lực, áp lực sứ mệnh và không có khoa cấp cứu ở ngay bên cạnh. Việc xác thực phải kiểm tra mô hình trong những điều kiện đó, chứ không phải trong các lời nhắc trò chuyện y khoa chung chung.

Một lộ trình phê duyệt đáng tin cậy sẽ đòi hỏi NASA và các đối tác khóa chặt phiên bản mô hình, tài liệu hóa các trường hợp sử dụng được chấp thuận, chạy thử nghiệm theo kịch bản và xác định quy tắc leo thang. Phi hành đoàn cần những giới hạn rõ ràng: các triệu chứng mà công cụ có thể hỗ trợ phân loại, các trường hợp cần bác sĩ bay xem xét và những quyết định mà phần mềm không thể đưa ra. Các kỹ sư cũng cần nhật ký kiểm toán để các nhóm y tế và sứ mệnh có thể xem lại lời nhắc, đầu ra và hành động của phi hành đoàn sau một thử nghiệm.

Mô hình ngoại tuyến cũng đặt ra các câu hỏi về quản trị dữ liệu. Dữ liệu y tế từ phi hành gia mang tính riêng tư và nhạy cảm về vận hành. Một triển khai tách biệt có thể giảm mức độ phơi lộ vì lời nhắc và hình ảnh không phải rời khỏi phương tiện trong quá trình sử dụng. Tuy vậy, các nhóm vẫn cần chính sách về lưu giữ, truy cập, mã hóa, kiểm soát cập nhật mô hình và rà soát sau sứ mệnh.

HPE cho biết công việc Spaceborne Computer của hãng đã đạt đến lần triển khai thứ ba trên trạm và hỗ trợ các thử nghiệm điện toán biên, AI và học máy. Lịch sử đó mang lại cho CMO-DA một môi trường thử nghiệm thực tế hơn so với một máy chủ phòng thí nghiệm thông thường. Phần cứng bay trong quỹ đạo phải chịu được rung động, bức xạ, ràng buộc nhiệt và các giới hạn bảo trì mà trung tâm dữ liệu doanh nghiệp tránh được.

Red Hat cho biết nhóm dự định tích hợp Red Hat Enterprise Linux AI trong một phiên bản CMO-DA tương lai. Động thái đó sẽ đưa trợ lý y tế tiến gần hơn tới một ngăn xếp AI doanh nghiệp đóng gói, với trọng tâm là triển khai mô hình và quản lý vòng đời.

Ban lãnh đạo NASA vẫn phải đánh giá hệ thống sau khi xác thực trên Trái Đất. Nếu cơ quan này tiến hành dự án, CMO-DA có thể trở thành một phần của kế hoạch tự chủ y tế rộng hơn cho các phi hành đoàn không gian sâu. Phi hành gia vẫn sẽ được huấn luyện ứng phó y tế và tham vấn Trái Đất khi có thể. Trợ lý AI sẽ cho họ thêm một công cụ nữa khi thời gian, khoảng cách và băng thông khiến phi hành đoàn phải tự xoay xở.