机器学习助力攻克儿童自闭症检测难题，用实力演绎科技向善！-技术圈

麦克斯（Max）六岁时，被诊断出患有自闭症(Autism Spectrum Disorder，ASD)。

此前一年，麦克斯的幼儿园老师就从他的行为中，注意到一些蛛丝马迹。比如，这个小男孩会完全沉浸于书中，忽略身旁发生的一切。不过，直到麦克斯开始无视自己的老师，父母才找来儿童心理学家，对他进行评估。

麦克斯最终被诊断为轻度自闭症。

有些讽刺的是，麦克斯的父亲马丁·斯坦纳（Martin Styner）是北卡罗来纳大学教堂山分校的精神病学和计算机学副教授，他职业生涯中很大一部分时间都在研究自闭症。

考虑到自闭症的复杂性和多变性，即便是斯坦纳这样的专家，面对自己朝夕相处的孩子也不能一目了然。即使发现了征兆，确诊也颇费时日：有时，家长要带着孩子，前往最近的一家自闭症诊所，接受面对面诊疗好几次，才能确诊。据了解，这样的诊所并不好约，而且预约到的诊疗时间，也许是好几个月以后。

这种现状导致了自闭症检测的滞后：虽然早在2岁时，患儿就能得到精确诊断，但根据数据显示，在美国，自闭症儿童的平均确诊年龄为4岁。

要知道，诊断越早，治疗效果往往会越好。

在 18 到 24 个月大时对早期自闭症进行治疗，可以使孩子的智商提高多达 17 点（在某些情况下，将他们提高到 90 - 110（或更高）的“平均”孩子智商范围），进而，大大改善了他们的生活质量。

杜克大学自闭症与脑部发展中心主任杰拉尔丁·道森说，更重要的是，早期干预可以为患有自闭症的人节省高达 120 万美元的终生医疗费用。

机器学习与自闭症

自闭症是一种神经系统失调的发育性疾病，具有高度的异质性，同时自闭症患者常伴随强迫症（OCD）、注意力缺陷多动症（ADHD）等并发症，这给临床诊断和病理机制研究带来巨大的挑战。

此外，患有自闭症谱系障碍的儿童，往往难以识别周围人的情绪状态。例如，区分快乐的脸和恐惧的脸。因此，在机器学习的面部表情的算法中，很重要的一环是分析脸部的哪些部位的变化，通过儿童的参与程度分析是否存在自闭症的病症。

目前，深度学习已经在自动语音和对象识别程序中得到应用，比如理解人脸、身体和声音的多重特征，从而理解更加抽象的概念。对于儿童这种不能有效沟通表达的群体，机器学习可以更有效地获取信息并进行分析，再加上神经网络的发展，可以显著地改进机器学习对儿童行为的分析预估。

AWS 助力杜克大学，攻克早期检测难题

“开发针对自闭症的机器学习和 AI 应用尤其令人烦恼，因为一般的人工智能方法需要大量的数据，这些数据都是可以归于一类的。而在异质性占主导地位的自闭症中，一般的人工智能方法就会失败，因为数据缺少共性。”

杜克大学跨学科研究团队是致力于解决早期儿童自闭症检测难题的团队之一。

项目负责人是 Dawson 和杜克大学电气与计算机工程教授 Guillermo Sapiro。Sapiro 是 AWS 机器学习研究奖励的获得者，这一奖项为符合条件的研究人员和大学提供现金奖励以及 AWS 服务，从而让他们可以借助云中可用的最先进计算、分析和机器学习工具，更快取得更多成果。

在具体的研究过程中，Sapiro 认为最大的挑战是将面部运动数据转换为有意义的信息，这也正是机器学习发挥作用的实例之一。杜克大学团队使用 Amazon Web Services 和 TensorFlow、PyTorch 等工具来构建机器学习算法，通过检测儿童的面部表情和眼睛的动作，进而分析情绪和注意力的变化。

经过几个月的反复调试以及算法优化，根据自闭症专家的评估测试，该应用程序在某些行为子集中的准确度接近 90％，比传统问卷的 50％准确度高了一大步。

该团队目前还正在使用这些云计算工具来开发新的机器学习算法，以保护所收集到的数据隐私，这是大多数开发人员在处理敏感医疗数据时遇到的一个问题。

“算法越多，人员越多，我们用于这些数据的资源就越多，患者获得的潜在结果就越好。” “我希望世界上每个孩子都能与研究自闭症的专家会面，但这是不现实的。如果我们能够大规模提供儿童早期自闭症筛查，那将是巨大的贡献。”

“我只是与众不同，并不是低人一等。”

这是美国 2010 年电影《自闭历程》中的一句著名台词，出自剧中主人公，她的人物原型是自幼患有自闭症的美国动物科学家天宝·葛兰汀。他们只是与众不同，但绝不低人一等，越来越成为一种基本的共识和尊重。

但不是每个人都能够那么幸运的享受到社会的公正。让儿童更早的进入到自闭症的治疗当中，借助最新的科研技术帮助他们尽可能的解决生理以及心理上的不便，才能让他们更好的享受生活。

这是社会发展的意义，也是 AWS 一直推进机器学习技术发展，推进科技公益和科技人文关怀的原因。

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本次比赛对参赛人群没有特别要求，高校学生、创业者、个人开发者等均可参与。

为了更好的激励大家产出创意，主办方准备了丰厚的奖项，除价值数千元的云服务抵扣券、支持深度学习的摄像机 AWS DeepLens、树莓派 Raspberry Pi 4B 开发套件外，一等奖团队成员每个人还可以获得一辆 AWS DeepRacer 自动驾驶电动车！

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