Vous avez l'air malade ? Une nouvelle technologie d'IA pourrait dire si c'est le COVID.
Par Bill Stieg
Le 19 septembre 2022 -- Imaginez ceci : Vous pensez que vous pourriez avoir le COVID. Vous prononcez quelques phrases dans votre téléphone. Puis une application vous donne des résultats fiables en moins d'une minute.
"Tu as l'air malade", voilà ce que nous, les humains, pourrions dire à un ami. L'intelligence artificielle, ou IA, pourrait permettre de franchir de nouvelles frontières en analysant votre voix pour détecter une infection par le COVID.
Selon les chercheurs, une application simple et peu coûteuse pourrait être utilisée dans les pays à faible revenu ou pour contrôler les foules lors des concerts et autres grands rassemblements.
Ce n'est que le dernier exemple en date d'une tendance croissante à explorer la voix comme outil de diagnostic pour détecter ou prédire les maladies.
Au cours de la dernière décennie, l'analyse de la parole par l'IA a permis de détecter la maladie de Parkinson, le syndrome de stress post-traumatique, la démence et les maladies cardiaques. Les recherches sont si prometteuses que les National Institutes of Health viennent de lancer une nouvelle initiative pour développer l'IA afin d'utiliser la voix pour diagnostiquer un large éventail de maladies. Celles-ci vont des maladies respiratoires telles que la pneumonie et la BPCO au cancer du larynx, en passant par les accidents vasculaires cérébraux, la SLA et les troubles psychiatriques comme la dépression et la schizophrénie. Selon les chercheurs, les logiciels peuvent détecter des nuances que l'oreille humaine ne peut détecter.
Au moins une demi-douzaine d'études ont adopté cette approche pour la détection des COVID. Dans l'avancée la plus récente, des chercheurs de l'université de Maastricht, aux Pays-Bas, indiquent que leur modèle d'IA était précis dans 89 % des cas, contre 56 % en moyenne pour divers tests de débit latéral. Le test vocal était également plus précis pour détecter l'infection chez les personnes ne présentant pas de symptômes.
Un hic : Les tests de flux latéral présentent des faux positifs dans moins de 1 % des cas, contre 17 % pour le test vocal. Néanmoins, comme le test est "pratiquement gratuit", il serait toujours pratique de demander aux personnes dont le test est positif de passer d'autres tests, a déclaré la chercheuse Wafaa Aljbawi, qui a présenté les résultats préliminaires au congrès international de la Société respiratoire européenne à Barcelone, en Espagne.
"Je suis personnellement enthousiasmé par les implications médicales possibles", déclare Visara Urovi, docteur en médecine, chercheur sur le projet et professeur associé à l'Institut des sciences des données de l'Université de Maastricht. "Si nous comprenons mieux comment la voix change en fonction de différentes conditions, nous pourrions potentiellement savoir quand nous sommes sur le point de tomber malade ou quand demander plus de tests et/ou de traitements."
Développer l'IA
Une infection par le COVID peut modifier votre voix. Elle affecte les voies respiratoires, "entraînant un manque d'énergie vocale et une perte de voix due à l'essoufflement et à la congestion des voies aériennes supérieures", indique l'article préimprimé, qui n'a pas encore été examiné par des pairs. La toux sèche typique d'un patient COVID entraîne également des modifications des cordes vocales. Des recherches antérieures ont montré que le dysfonctionnement des poumons et du larynx dû au COVID modifie les caractéristiques acoustiques de la voix.
La taille de l'ensemble de données est en partie à l'origine de cette dernière étude. Les chercheurs ont utilisé une base de données alimentée par la foule de l'université de Cambridge, qui contenait 893 échantillons audio provenant de 4 352 personnes, dont 308 ont été testées positives au COVID.
Vous pouvez contribuer à cette base de données - tout est anonyme - via l'application COVID-19 Sounds de Cambridge, qui vous demande de tousser trois fois, de respirer profondément par la bouche trois à cinq fois et de lire une courte phrase trois fois.
Pour leur étude, les chercheurs de l'université de Maastricht "se sont uniquement concentrés sur les phrases parlées", explique M. Urovi. Les "paramètres du signal" de l'audio "fournissent certaines informations sur l'énergie de la parole", précise-t-elle. "Ce sont ces chiffres qui sont utilisés dans l'algorithme pour prendre une décision".
Les audiophiles trouveront peut-être intéressant que les chercheurs aient utilisé l'analyse du spectrogramme des mélanges pour identifier les caractéristiques de l'onde sonore (ou timbre). Les amateurs d'intelligence artificielle noteront que l'étude a révélé que la mémoire à long terme (LSTM) était le type de modèle d'IA qui fonctionnait le mieux. Elle est basée sur des réseaux neuronaux qui imitent le cerveau humain et est particulièrement efficace pour modéliser les signaux recueillis au fil du temps.
Pour les profanes, il suffit de savoir que les avancées dans ce domaine pourraient déboucher sur des technologies "fiables, efficaces, abordables, pratiques et simples à utiliser" pour la détection et la prédiction des maladies, selon l'article.
Quelles sont les prochaines étapes ?
Selon M. Urovi, la transformation de ces recherches en une application utile nécessitera une phase de validation réussie. Cette "validation externe", qui consiste à tester le fonctionnement du modèle avec un autre ensemble de données sonores, peut être un processus lent.
"Une phase de validation peut prendre des années avant que l'application ne soit mise à la disposition du grand public", explique M. Urovi.
M. Urovi souligne que, même avec l'important ensemble de données de Cambridge, "il est difficile de prévoir comment ce modèle pourrait fonctionner dans la population générale." S'il s'avère que le test vocal fonctionne mieux qu'un test antigénique rapide, "les gens pourraient préférer l'option non invasive et bon marché."
"Mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour explorer les caractéristiques de la voix les plus utiles pour identifier les cas de COVID, et pour s'assurer que les modèles peuvent faire la différence entre le COVID et d'autres conditions respiratoires", indique le document.
Les tests d'applications avant les concerts sont-ils pour demain ? Cela dépendra des analyses coûts-avantages et de bien d'autres considérations, affirme M. Urovi.
Néanmoins, "il est possible que le test présente des avantages s'il est utilisé en soutien ou en complément d'autres outils de dépistage bien établis, tels que le test PCR."
