Yapay zeka Alzheimer olursa ne olur?
Amerikalı ressam William Utermohlen’e 1995 yılında Alzheimer teşhisi konuldu. Takip eden 5 yıl boyunca ressam kendi resmini çizerek süreç boyunca yaşadığı duyguların, korkuların ve benlik bilincinin değişimini göstermek istedi. Yukarıdaki resimde de görebildiğimiz gibi, ifade şeklinin değişmesi ve ayrıntıların gittikçe azalması bize bu hastalığın yarattığı değişimler hakkında fikir veriyor. Alzheimer hastalığı, günümüzde özellikle yaşlı insanların en çok zarar gördüğü hastalıkların başında geliyor. Özellikle ileri seviye hafıza kaybı, unutkanlık ve bilişsel yeteneklerin kaybına sebep olan bu hastalık, genel olarak demans (bunama) belirtilerinin %80 nedenini oluşturuyor.
Bu ressamın hikayesini okuyunca aklıma, “Acaba yapay zeka Alzheimer olsaydı ne olurdu?” sorusu geldi. Yapay zeka kullanılarak Alzheimer süreçlerinin takip edildiği ve tedavi konusunda çözüm üreten projeler zaten devam ediyor. Peki biz soruna tersten yaklaşıp Alzheimer hastalığını bir yapay zeka modeli üzerinde deneyerek bu süreci taklit edebilir miyiz?
Bunu yapabilmek için öncelikle Alzheimer’ın beyin üzerindekini etkilerini bilmemiz lazım. Hastalık beyin hücreleri arasındaki iletişimin kesintiye uğramasına, ilerleyen safhalarda ise hücrelerin ölmesine ve beyindeki bölgelerde küçülmeye sebep oluyor.
Günümüzde Deep Learning (Derin Öğrenme) adı verilen yapay zeka sistemleri de beyinden “ilham alan” bir yapıda hücreler (node) ve bağlantılardan (weight) oluşuyor. GAN adı verilen yapay zeka sistemleri ise (bkz. GAN nedir?) bu yolla yeni resimler üretebiliyor. Yüz resimleri ile eğitilen bir GAN modeli aynı ressamlar gibi yeni portreler çizebiliyor. Acaba aynı kendi portresini çizen ressam gibi portre çizebilen bir GAN modelinde Alzheimer’ın beyinde yaptığı etkileri yaparsak benzer sonuçlar görebilir miyiz?
Bu soruya cevap bulmak için en popüler ve başarılı GAN modellerinden biri olan Nvidia’nın StyleGAN modelinden yararlandım. Tabi ki bir modelin kendi yüzünü çizmesi mümkün olmadığı için, süreç boyunca hep aynı portreyi çizmesini isteyerek ilerledim. İlk denemede, bir anlamda modeldeki hücreler arası bağlantıyı (weight), Alzheimer’ın yaptığı gibi gittikçe artan ölçülerde rastgele kopartarak çizdiği portrelerdeki değişime bakabiliriz.
Bağlantılar koptukça ilk aşamada önce ayrıntıların resmedilmesinde zorluk yaşandığı görünüyor. Sonrasında portrelerin sadece siluet olarak resmedilebildiği ve en ileri aşamada ise sadece yüz temsillerinin çizilebildiğini görüyoruz.
Buna benzer bir çalışmayı daha önce Mario Klingemann kendi eğittiği farklı bir modelde, sistemin belirli bölgelerini bozarak yapmıştı. Bu bize birçok modelin benzer şekilde çalıştığını ve benzer etkileri farklı yapay zeka modellerinde görebileceğimizi gösteriyor. Ayrıca bağlantıların rastgele kopartılması yerine belirli bölgelere müdahale edilerek de farklı etkilerle karşılaşabileceğimizi görüyoruz. Aynı beyindeki gibi, hangi bölgenin hangi görevden sorumlu olduğu tespit edildikten sonra bu bölgelere spesifik denemeler yapılabilir.
Alzheimer’ın bir diğer önemli etkilerinden biri de insanları tanımada ve hatırlamada yaşanan zorluk. Biz de yine bu hücreler arasındaki bağlantıları koparmak yerine zayıflatarak “unutma”ya benzer etkiler görebiliriz. Genel olarak öğrenilen bilgilerin yavaş yavaş silinerek unutulmasının neye benzediği hakkında bir fikir edinebiliriz. Bunun için aynı modelin portreler yerine gerçek insan resimleri kullanılarak eğitilmiş versiyonunu kullanalım.
Unutma seviyesi arttıkça, insanlar önce benzer kişiler olarak hatırlanıyor. Birçok Alzheimer hastasının çocuklarını tanımayıp “sen benim çocuğuma benziyorsun” dediklerini biliyoruz. Bunun sebebi onların hafızasında çocuklarının gerçek görüntüsü yerine, buradakine benzer şekilde yakın bir görüntüsünün kalması olabilir. Unutma seviyesi ilerledikçe de artık insanları tanımada zorlanıldığını ve en sonunda birbirinden ayırt edilemez bir siluetin hafızada kaldığını görüyoruz.
Burada yaptığım denemeler “Yapay zeka Alzheimer olsaydı ne olurdu?” sorusuna cevap vermek için akla gelen basit yöntemler. Tabi ki Alzheimer’ın beyin üzerindeki etkileri daha iyi anlaşıldıkça bu çalışmalar da daha anlamlı ve işe yarar hale gelebilir. Bu çalışmalar ileride daha çeşitlendirilip gerçekten bu gibi hastalıkların tedavisine yardımcı olabilir. Belki de gelecekte tedavi çalışmaları için kobay hayvanlar kullanmak yerine yapay zeka kullanabiliriz, kim bilir?
