Umelá inteligencia a koronavírus: Diagnostika z CT za 20 sekúnd i presná predpoveď šírenia

Odkedy prepukla v Číne epidémia koronavírusu Covid-19, technologickí lídri začali v rámci pomoci pri riešení problémov spojených s vírusom nasadzovať umelú inteligenciu. Ukazuje sa, že v istých oblastiach môže spôsobiť revolúciu.

V posledných rokoch sa neustále z médií dozvedáme o umelej inteligencii. Ide o všeobecnú oblasť zahŕňajúcu napríklad aj strojové a hlboké učenie, ktoré vo všeobecnosti využíva takzvané neurónové siete. Tie ponúkajú možnosť počítaču naučiť sa automaticky rozpoznať vzorce dát namiesto toho, aby programátori museli ručne programovať pravidlá pre ich spracovanie.

Zobraziť celú galériu (7)

François Chollet/Deep Learning with Python

Strojové a hlboké učenie prinieslo svetu veľmi silné nástroje, ktoré dokážu automatizovať procesy a zistiť na základe pohľadu na dáta informácie, ktoré by človeku mohli trvať omnoho dlhšie. Od vypuknutia epidémie koronavírusu v Číne preto začali technologickí lídri nasadzovať svoje riešenia v rámci umelej inteligencie, ktoré teraz pomáhajú pri problémoch, ktoré Covid-19 spôsobil.

Identifikácia prítomnosti vírusov na základe CT skenov

Spoločnosť Alibaba postavila model strojového učenia, ktorý dokáže na základe predloženého CT skenu pľúc identifikovať pneumóniu spôsobenú prítomnosťou koronavírusu Covid-19. Tento model využíva rozpoznávanie obrazov, ktoré je postavené vo väčšine prípadov na báze konvolučných neurónových sietí.

Tieto siete pre rozpoznávanie špecifických vzorcov v obrazoch využívajú trénovacie dáta, ktoré v tomto prípade pozostávali zo súboru 5 000 CT skenov nakazených jedincov. Alibaba tvrdí, že ich riešenie dokáže na skenoch pľúc rozoznať rozdiel medzi príznakmi koronavírusu a klasického zápalu pľúc s presnosťou na 96 %.

Robustnosť riešenia spočíva v tom, že spracovanie a diagnostika trvá neurónovej sieti približne 20 sekúnd. Lekári a špecialisti pritom pri rovnakej diagnostike strávia viac ako 15 minút, keďže je potrebné veľakrát prejsť aj viac ako 300 rôznych obrázkov. Podľa aktuálnych informácií už toto riešenie používa viac ako 100 nemocníc a zdravotníckych zariadení.

Zobraziť celú galériu (7)

inferVISION

Identifikáciou prítomnosti koronavírusu na základe CT skenov sa zaoberá aj spoločnosť inferVISION, ktorej riešenie sa do značnej miery spolieha na súpravu Clara SDK spoločnosti NVIDIA. Podobne ako v prípade Alibaby, aj toto riešenie hľadá na CT skenoch pľúc známky koronavírusu. Trénovacia množina bola postavená na základe 2000 CT skenov. Doteraz bol systém nasadený najmenej v 34 nemocniciach v Číne a použitý aj pri viac ako 32 000 prípadoch pacientov infikovaných nákazou COVID-19.

Analýza vírusu na základe celosvetových dostupných informácií

Ďalšie využitie umelej inteligencie zahŕňa sledovanie vírusov a chorôb za pomoci analýzy voľne dostupných spravodajských informácií, platforiem sociálnych médií a vládnych dokumentov. Kanadská spoločnosť BlueDot využila svoje riešenia prístupov strojového učenia a veľkých dát (BigData) pre sledovanie a predpovedanie prepuknutia a šírenia infekčných chorôb viacerých druhov.

Pre zostrojenie modelu špecialisti manuálne klasifikovali zozbierané údaje, pre ktoré vyvinuli taxonómiu. Vďaka tomu bolo možné efektívne zozbierať relevantné kľúčové slová, ktoré boli následne pomocou strojového učenia a spracovania jazyka použité pre trénovanie systému. Riešenie od BlueDot tak zhromažďuje údaje o viac ako 150 chorobách a ich syndrómoch po celom svete, pričom vyššie uvedené zdroje prehľadáva každých 15 minút 24 hodín denne.

Zobraziť celú galériu (7)

BlueDot Explorer. Zdroj: BlueDot

Už v počiatkoch koronavírusu COVID-19 tak systém dokázal označiť články v čínštine, ktoré hlásili 27 prípadov pneumónie spojených s trhom s morskými plodmi a živými zvieratami vo Wu-chane. Okrem výstrahy systém správne identifikoval mestá, ktoré boli v rámci nákazy prepojené na Wu-chan. Dokázal to vďaka dátam ako sú údaje o globálnych letoch, ktoré pomáhajú predvídať, kam by mohli nakazení cestovať.

Umelá inteligencia hľadajúca liek

Umelá inteligencia môže byť využitá aj pri hľadaní lieku na koronavírus za pomoci existujúcich medicínskych informácií. Vedci z britského startupu BenevolentAI sa pokúšali nájsť vhodný liek na koronavírus za pomoci už existujúcich schválených liekov, ktoré by mohli blokovať proces infekcie. Systém priniesol množstvo možností, ktoré boli neskôr zúžené na identifikáciu už schváleného lieku s názvom Baricitinib.

Zobraziť celú galériu (7)

Ten sa zvyčajne používa na liečbu stredne ťažkej až ťažkej reumatoidnej artritídy. Vedci naznačujú, že tento liek by mohol pomôcť pri liečbe nakazených koronavírusom. Zatiaľ čo spoločnosť ešte nepožiadala o právo na testovanie lieku v Číne, oslovila výrobcov, ktorí ho už vyrábajú. Zatiaľ však nie je jasné, ako dlho môže trvať, kým sa správne testovaný liek dostane k pacientom.

Spoločnosť Insilico Medicine naoapk používa úplne iný prístup. Umelú inteligenciu využíva pri hľadaní liekov, pričom na filtrovanie molekulárnych návrhov používa generatívne siete GAN. Výhoda použitia tohto riešenia spočíva v tom, že syntéza a testovanie molekúl je pomalý proces, ktorý môže nejaký čas trvať a môže si vyžadovať značné zdroje.

Zobraziť celú galériu (7)

Reprezentatívne príklady vytvorených štruktúr molekúl. Zdroj: insilico.com

Umelá inteligencia skracuje čas syntézy a vytvára viac možností návrhu rôznych molekulárnych štruktúr. Spoločnosť na základe návrhov umelej inteligencie vybrala až 100 molekúl, ktoré budú posunuté do fázy systemizácie a testovania, pričom zvyšné vygenerované štruktúry budú úložné na neskoršie testovanie.

Automatizované roboty a drony

Niekoľko firiem vyvinulo automatizované technológie na bezkontaktné dodávanie zásob ako sú potraviny, postrekovanie dezinfekčných prostriedkov a vykonávanie základných diagnostických funkcií s cieľom minimalizovať riziko krížovej infekcie. Roboty totižto pri použití umelej inteligencie môžu byť automatizované na výkon vyššie uvedených úloh.

Zobraziť celú galériu (7)

UVD Robots

Príkladom je spoločnosť Pudu Technology, ktorá zvyčajne vyrába roboty pre gastronomický priemysel. Tá už nainštalovala svoje stroje do viac ako 40 nemocníc v Číne, aby pomohla zdravotníckemu personálu. MicroMultiCopter je ďalšou spoločnosťou, ktorá využila drony na prepravu lekárskych vzoriek. Dánska spoločnosť UVD Robots zas využíva svoje roboty pre dezinfekciu.

Ďalšie oblasti a možnosti využitia umelej inteligencie

Okrem vyššie uvedených možností využitia umelej inteligencie existuje ďalší rad spoločností, ktoré sa rovnako snažia rôznymi spôsobmi bojovať voči koronavírusu. Príkladom je spoločnosť, ktorá sa zaoberá aj rozoznávaním tváre osôb pri použití rúška. Svoje riešenia tiež používa pre rozoznávanie tváre potencionálne nakazených jedincov.

Zobraziť celú galériu (7)

SenseTime

Existuje aj startup, ktorý používa umelú inteligenciu pri vývoji anti-patogénnych a antibakteriálnych rúšok, ktoré sa spoliehajú na nanočastice oxidu kovu. Za pomoci systémov rozpoznávania textu sa tiež trénujú chatboty, ktoré môžu poskytovať informácie o koronavíruse alebo online zdravotnícke konzultácie.

Čítajte viac z kategórie: Koronavírus