COVID-19 im Zeitalter der KI. Wie können Technologien den Kampf gegen eine Pandemie unterstützen?

Niemand hatte damit gerechnet, dass COVID-19 so weit verbreitet sein und so verheerende Auswirkungen haben würde. Als die Spanische Grippe im Januar 1918 ausbrach, waren die Mediziner nicht auf ein solches Ausmaß der Krankheit vorbereitet. Zwei Jahre später - im Dezember 1920 - schwankte die Zahl der Infizierten um die 500 Millionen. In jenen Jahren waren Medizin und Technik leider noch nicht weit genug entwickelt, um den Ausbruch der Pandemie zu bewältigen, und die künstliche Intelligenz wurde auf einige wenige visionäre Science-Fiction-Feuilletons verwiesen. Heute, im Zeitalter der KI, können wir nicht nur die Ausbreitung des Virus allmählich eindämmen, sondern auch seine Symptome schneller erkennen und es im Laufe der Zeit wirksam bekämpfen.

KI mit Frühwarnung für COVID-19-Pandemie

Eines der ersten Unternehmen, das ein sehr hohes Risiko für die Ausbreitung einer Virusinfektion meldete, war BlueDot Global. Das kanadische Unternehmen warnte mehrere Monate vor dem Ausbruch der Pandemie mit Hilfe von maschinellem Lernen auf der Grundlage von Big Data vor der Möglichkeit einer Pandemie. Leider versagte der menschliche Faktor, und niemand nahm diese Warnung ernst genug, um Präventivmaßnahmen einzuleiten. Das Virus breitete sich auf andere Kontinente aus, indem es Reisende als unwissende Überträger nutzte und immer mehr Menschen infizierte.

Eines der Hauptprobleme ist die Erfassung des sich ausbreitenden Virus. Ohne die dank der künstlichen Intelligenz angewandten Lösungen würde die Ausbreitung wahrscheinlich ganz anders aussehen. Viele internationale Unternehmen, vor allem KMU, haben mit Hilfe der Rechenleistung ihrer Computer begonnen, verschiedene Algorithmen zu implementieren, um die Ausbreitung des Virus zu verfolgen. Follow @ home zum Beispiel hat seine Spielcomputer in Workstations umgewandelt, um Berechnungen im Zusammenhang mit dem Virus durchzuführen. In jeder Millisekunde sind diese Computer in der Lage, Hunderte von Milliarden von Berechnungen durchzuführen und die nächsten „Virenschritte“ vorherzusagen. Leider können die Berechnungen nicht verhindern, dass sich der Virus ausbreitet, aber sie können dazu beitragen, die anfälligsten Sektoren und Bereiche zu schützen und ihn wirksam einzudämmen.

Algorithmen des maschinellen Lernens und Roboter in der COVID-19-Schnellerkennungshilfe für Infektionen

Die COVID-19-Erkennungstests sind ein weiterer großer Problembereich, dem Aufmerksamkeit gewidmet werden muss, da es von entscheidender Bedeutung ist, die Ausbreitung des Virus einzudämmen und eine sofortige wirksame Behandlung zu gewährleisten. In Polen hat das Institut für bio-organische Chemie der Polnischen Akademie der Wissenschaften in Poznań Tests entwickelt, die bereits in Produktion sind und es ermöglichen werden, die Testkapazität im Land zu erhöhen. In Spanien beschloss die Regierung den Kauf von Robotern zur Durchführung automatischer Infektionstests. Diese Roboter können jeweils 80 000 Tests in 24 Stunden analysieren. In Italien hat das Universitätskrankenhaus Campus Bio-Medico eine Software entwickelt, mit der Mediziner innerhalb von 20 Sekunden feststellen können, ob CT-Scans durch COVID-19 verursachte Veränderungen enthalten. Ähnliche Lösungen werden von Krankenhäusern und Biotechnologieunternehmen in der ganzen Welt im gemeinsamen Kampf gegen die Pandemie genutzt und eingesetzt. Das polnische Unternehmen Intermedica hat einen Symptom-Checker vorgeschlagen, der mit Hilfe von Strategien des maschinellen Lernens die Genauigkeit der Symptombeurteilung erhöht und Zusammenhänge und Krankheitsmuster bei potenziell infizierten Personen aufzeigt.

Was können wir tun, um das Infektionsrisiko zu verringern? Soziale Distanzierung und besondere Hygienepraktiken sind eines der Elemente. Es sollte jedoch eine umfassendere Perspektive und eine langfristige Strategie entwickelt werden. Die frühzeitige Erkennung von Menschen mit Fieber ist eine der Komponenten, die ein erstes Signal geben können. Große Hoffnungen werden auch in das AlphaFold-System gesetzt, das mit Hilfe von Deep-Learning-Algorithmen an der Vorhersage der Proteinstruktur arbeitet und so zu einem besseren Verständnis des Virus und zu seiner wirksameren Bekämpfung beiträgt. Derzeit arbeiten die meisten Länder mit vereinten Kräften daran, wirksame Medikamente und Impfstoffe zu entwickeln. Um die Entwicklungszeit zu verkürzen, werden KI-Techniken wirksam eingesetzt, um die neuen Medikamente zu simulieren und zu testen. Zeit ist ein äußerst wichtiger Faktor, denn alle Substanzen müssen schnell weiterentwickelt werden, um sicherzustellen, dass sie den Patienten nicht schaden und gleichzeitig eine schnelle Reaktion im Krisenfall ermöglichen.

In der Zwischenzeit setzen Krankenhäuser und medizinische Einrichtungen zusätzlich zu den üblichen Schutzmaßnahmen, wann immer möglich, Desinfektionsroboter ein, die aus der Ferne bedient werden können und so den zusätzlichen Viruskontakt für das Personal reduzieren. Ein Beispiel für solche Roboter sind die von der Firma Blue Ocean Robotics oder MTR, die in der Lage sind, 99,99 % der Bakterien und Viren im gesamten Raum in einem Viertel der Zeit zu beseitigen, die menschliche Bediener benötigen würden, wobei sie unter anderem UV-Beleuchtung, Desinfektionsmittel und spezielle Sensoren zur Erkennung des Infektionsgrades einsetzen. Transportroboter sind eine weitere Art von Maschinen, die das menschliche Bedienpersonal unterstützen können. Sie begrenzen den direkten Kontakt zwischen potenziell infizierten Personen und stellen gleichzeitig die Lieferung lebenswichtiger Güter wie Mahlzeiten und Medikamente sicher.

Mehr menschliche Sicherheit durch den Einsatz von KI und moderner Technologie

Wie können wir sonst die Ausbreitung des Virus überwachen? Eine einfache und wirksame technologische Lösung ist die Installation von Anwendungen auf Mobiltelefonen, die die Anzahl der in Quarantäne befindlichen Personen, ihren Standort und die Interaktionen zwischen den Personen überwachen, um mögliche Infektionscluster zurückzuverfolgen. Dies würde die Viruskonzentration in den betroffenen Gebieten anzeigen und die Verfolgung, Überwachung und Eindämmung des Virus ermöglichen. Dieser Ansatz ist nicht unproblematisch, da die GPS-Ortung und die individuelle Überwachung als Eingriff in die Privatsphäre angesehen werden können. Die KI würde dazu beitragen, nur Daten über das Virus und nicht über eine bestimmte Person zu sammeln und zu verarbeiten, aber die Frage ist noch offen und wird diskutiert. Es ist wichtig, dass das Problem recht schnell gelöst wird, um diese Pandemie zu bekämpfen. Sind wir dieser Herausforderung gewachsen? Darauf gibt es noch keine endgültige Antwort, denn es ist das erste Mal im 21. Jahrhundert, dass sich die Menschheit mit einem so großen Problem auseinandersetzen muss.

Die aktuelle Situation ist eine globale Herausforderung, die wir alle gemeinsam zu bewältigen versuchen. Jeden Tag tauchen neue Daten und neue Möglichkeiten auf. Die Zeit ist nicht unser Verbündeter, aber wir glauben, dass die Medizin mit Hilfe moderner Technologien und künstlicher Intelligenz in der Lage sein wird, die aktuelle Situation zu bewältigen und Menschenleben zu retten.