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基于人工智能与强化学习的纳米机器人模拟:用于高级癌细胞检测与跟踪

机器人学 2024-11-05 v1 人工智能 医学物理 其他定量生物学

摘要

纳米机器人是靶向药物递送和神经疾病治疗的有前景技术,潜力在于穿越血脑屏障 (BBB)。这些小型设备利用纳米技术和生物工程学的最新进展,实现精准导航和靶向有效药物递送,尤其适用于脑肿瘤、阿尔茨海默病和帕金森病等疾病。近期的人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 进展提高了纳米机器人的导航和有效性,使其能够通过生物标志物分析检测并与癌细胞互动。本研究提出了一种新的强化学习 (RL) 框架,用于优化在复杂生物环境中的纳米机器人导航,专注于通过分析周围生物标志物浓度梯度进行癌细胞检测。我们利用计算机仿真模型探索纳米机器人在三维空间中与癌细胞及生物屏障相互作用的行为。该方法使用 Q 学习基于实时生物标志物浓度数据细化运动策略,使纳米机器人能够自主导航至癌组织实施靶向药物递送。这项研究为未来的实验室实验和临床应用奠定了基础,对个性化医疗和 Less Invasive 癌症治疗具有深远意义。人工智能纳米机器人的集成可能彻底变革治疗策略,减少副作用并提升癌症患者的治疗效果。进一步的研究将探讨这些技术在医疗环境中实际部署的可能性,旨在释放纳米机器人在医疗保健中的潜能。

关键词

引用

@article{arxiv.2411.02345,
  title  = {Simulation of Nanorobots with Artificial Intelligence and Reinforcement Learning for Advanced Cancer Cell Detection and Tracking},
  author = {Shahab Kavousinejad},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2411.02345},
  year   = {2024}
}

备注

The source code for this simulation is available on GitHub: https://github.com/SHAHAB-K93/cancer-and-smart-nanorobot