COVID-19 w dobie AI. Jak technologie wspierają walkę z pandemią?

Nikt nie spodziewał się, że SARS-CoV-2 wywołujące COVID-19 rozprzestrzeni się na taką skalę i spowoduje tak druzgocące skutki. Kiedy w styczniu 1918 roku wybuchła hiszpańska grypa, medycy nie byli przygotowani na taką skalę zachorowań. Dwa lata później – w grudniu 1920 roku – liczba zarażonych oscylowała w granicach 500 milionów. W tamtych latach niestety nie mieliśmy dostępu do rozwiniętej medycyny i technologii, a o rozwiązaniach sztucznej inteligencji nie mogliśmy nawet marzyć. Dzisiaj, w dobie AI możemy nie tylko stopniowo ograniczać rozprzestrzenianie się wirusa, ale i w porę rozpoznawać jego symptomy, a z czasem i skutecznie z nim walczyć.

AI z wczesnym ostrzeżeniem przed pandemią COVID-19

Jedną z pierwszych firm, która zarejestrowała bardzo wysokie ryzyko zakażeń była BlueDot Global. Ta kanadyjska firma, wykorzystując uczenie maszynowe i Big Data już kilka miesięcy wcześniej zaalarmowała o możliwości epidemii. Niestety czynnik ludzki zawiódł i nikt nie potraktował tego ostrzeżenia na tyle poważnie, by wprowadzić środki zapobiegawcze. Wirus wraz z migracją osób zaczął rozprzestrzeniać się na inne kontynenty, infekując coraz więcej osób.

Jednym z głównych problemów było uchwycenie momentu rozwoju wirusa. Gdyby nie rozwiązania zastosowane dzięki sztucznej inteligencji prawdopodobnie jego ekspansja wyglądałaby zupełnie inaczej. Wiele międzynarodowych, ale i mniejszych firm bazujących na mocy obliczeniowej swoich komputerów zaczęło wprowadzać algorytmy w celu śledzenia poszerzania się SARS-CoV-2. Jedną z nich była np. Follow@home, która zmieniła swoje komputery przeznaczone do gier w stacje roboczo-obliczeniowe. W ułamkach milisekundy komputery takie są w stanie wykonać setki miliardów obliczeń i przewidzieć następne „kroki wirusa”. Nie zapobiegnie to niestety jego rozprzestrzeniania, ale pomoże zabezpieczyć najbardziej zagrożone sektory i obszary.

Algorytmy uczenia maszynowego i roboty w pomocy szybkiego rozpoznawania zakażeń COVID-19

Kolejną kwestią, jaka najbardziej dręczy zarażonych i opiekę zdrowotną są testy wykrywające COVID-19. W Polsce Instytut Chemii Bioorganicznej Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu przygotował testy, które już są w produkcji i pozwolą badać większą liczbą Polaków. W Hiszpanii rząd zdecydował się na zakup robotów analizujących testy potencjalnych zakażonych. Robot taki byłby w stanie analizować 80 000 testów w ciągu 24 godzin. We Włoszech zaś Szpital Uniwersytecki Campus Bio-Medico wykorzystuje oprogramowanie, za pomocą którego w ciągu 20 sekund medycy są w stanie dowiedzieć się, czy skany CT zawierają zmiany wywołane COVID-19. Postawą w takim rozwiązaniu było jak najdokładniejsze etykietowanie danych obrazowych, by oprogramowanie mogło zrozumieć patologiczne zmiany. Podobnych rozwiązań szpitale i firmy biotechnologiczne stosują i wdrażają coraz więcej we wspólnej walce przeciwko epidemii. Polska firma Intermedica zaproponowała takie rozwiązanie jak symptom checker, który dzięki uczeniu maszynowemu zwiększa dokładność oceny symptomów, znajdowania zależności i wzorców choroby u osób potencjalnie zarażonych.

Jak jednak postępować, aby zmniejszyć ryzyko zakażenia? Izolacja i środki higieniczne to jeden z elementów. Należy jednak myśleć w szerszej perspektywie i długofalowo. Detekcja osób z gorączką to jeden ze składowych, które mogą dać pierwszy sygnał. Duże nadzieje pokładane są w systemie AlphaFold, który przy użyciu uczenia głębokiego i algorytmów pracuje nad przewidzeniem struktury białka, co przyczyniłoby się do lepszego zrozumienia wirusa i skutecznej walki z nim. Obecnie większość krajów łączy siły w walce i dokłada wszelkich starań do przygotowania skutecznych leków i szczepionki. Niezwykle ważnym czynnikiem jest tutaj czas, ponieważ wszystkie substancje muszą być dopracowane do tego stopnia, aby nie zaszkodzić bardziej pacjentom i potencjalnym zakażonym.

Większe bezpieczeństwo ludzi dzięki wykorzystaniu AI i nowoczesnych technologii

W międzyczasie szpitale i placówki medyczne walcząc na froncie, oprócz środków ochronnych w miarę możliwości zaczynają używać robotów. Przykładem mogą być roboty dezynfekujące, które mogą być obsługiwane zdalnie, nie narażając się na dodatkowy kontakt z wirusem. Przykładem takich robotów są te z firmy Blue Ocean Robotics czy MTR, które w kwadrans są w stanie oczyścić z 99,99% bakterii i wirusów całe pomieszczenie. Używają do tego między innymi oświetlenia UV, środków odkażających i specjalnych sensorów informujących o poziomie zakażania wewnątrz oczyszczanej pomieszczenia. Kolejnym rodzajem robotów, które wspomagają człowieka, są roboty transportowe. Ograniczają one bezpośredni kontakt między potencjalnymi zakażonymi, zapewniając dostarczanie towarów czy posiłków.

Jak jeszcze możemy monitorować wirusa? Prostym rozwiązaniem wydają się aplikacje w telefonach informujące o ilości przebywających na kwarantannie oraz ich lokalizacji. Pokazałoby to zagęszczenie i skupiska wirusa na danych obszarach. Wydaje się to jednak problematyczne, ponieważ lokalizacja GPS i monitorowanie poszczególnych osób może zakrawać o naruszanie prywatności. Choć AI zbierałoby i przetwarzało jedynie dane dotyczące rozmiarów i wszystkich elementów powiązanych z wirusem, a nie konkretną osobą. Jednak czy w obliczu pandemii uda się znaleźć w miarę szybkie rozwiązanie tego problemu? Nie ma tutaj jednoznacznej odpowiedzi, ponieważ w XXI wieku jeszcze nie stanęliśmy do walki na taką skalę.

Obecna sytuacja jest światowym wyzwaniem, które wspólnie próbujemy pokonać. Z dnia na dzień pojawiają się nowe dane i nowe możliwości. Czas nie jest do końca naszym sprzymierzeńcem, ale wierzymy, że medycyna wsparta nowoczesnymi technologiami i sztuczną inteligencją będzie w stanie sprostać obecnej sytuacji i ocalić ludzkie życie.