Увлекательная борьба AI / ML с COVID-19

Как искусственный интеллект и машинное обучение помогают бороться с вирусом короны

С тех пор, как корона поразила Землю своей смертельной угрозой, использование ИИ и машинного обучения помогло странам выявлять и сдерживать распространение вируса, распределять ограниченные ресурсы, помогать в выборе следующего курса действий.

Технологии искусственного интеллекта в таких областях, как обработка естественного языка, распознавание речи, компьютерное зрение, анализ данных, машинное обучение и глубокое обучение, теперь используются в качестве мощного оружия против COVID-19. Эта статья представляет собой сборник историй, рассказывающих о том, как успешное применение технологий, в частности искусственного интеллекта, машинного обучения и науки о данных, вступило в битву со смертельным коронавирусом за спасение нашей среды обитания.

Понимание вируса наизнанку:

После того, как в конце 2002 года разразился тяжелый острый респираторный синдром, ученым пришлось ждать несколько месяцев, прежде чем они узнали, как выглядит вирусный геном. Китайские ученые секвенировали геном COVID-19 с помощью ИИ, опубликовали его и поделились с исследователями по всему миру в начале января, через несколько недель после появления первых случаев заболевания в Ухани.

Этот коронавирус, как и Sars и Mers, представляет собой одноцепочечный РНК-вирус, что означает, что он подвержен мутации и его сложнее тестировать. Однако исследовательский институт Damo Academy компании Alibaba смог расколоть этот орех, разработав алгоритм искусственного интеллекта, который помогает выполнить работу за 30 минут.

DeepMind, подразделение искусственного интеллекта Alphabet, материнской компании Google, использует данные о геномах для прогнозирования белковой структуры организмов, потенциально проливая свет на то, какие лекарства могут работать против COVID-19. DeepMind выпустила библиотеку глубокого обучения под названием AlphaFold, которая использует нейронные сети для прогнозирования того, как белки, составляющие организм, изгибаются или изгибаются, на основе их генома. DeepMind не проверял прогнозы AlphaFold вне компьютера, но публикует результаты на тот случай, если исследователи смогут использовать их для разработки методов лечения COVID-19.

Скрининг и обнаружение инфекции

Сама по себе вспышка короны является отличным примером того, как исследователи применили ИИ для изучения данных о путешественниках, чтобы предсказать, где в следующий раз может появиться новый коронавирус. Отчет National Geographic демонстрирует, как мониторинг Интернета или социальных сетей может помочь обнаружить ранние стадии потенциальной вспышки.

Тайвань, несмотря на близость к Китаю, использовал технологии и надежный план борьбы с пандемией, разработанный после вспышки атипичной пневмонии в 2003 году, чтобы минимизировать воздействие COVID-19 на свою землю. Часть их стратегии интегрировала национальную базу данных по страхованию здоровья с данными из ее иммиграционной и таможенной базы данных. Благодаря централизации данных таким образом при столкновении с коронавирусом они могли получать в режиме реального времени предупреждения о том, кто мог быть заражен, на основе симптомов и истории поездок. В дополнение к этому у них было сканирование QR-кода и онлайн-отчеты о симптомах путешествий и здоровья, которые помогли им классифицировать риски заражения путешественников, а также бесплатную горячую линию для граждан, чтобы сообщить о подозрительных симптомах. Официальные лица приняли незамедлительные меры с той минуты, как 31 декабря 2019 года ВОЗ передала информацию о пневмонии неизвестной причины в Китае. Это был первый зарегистрированный случай коронавируса, и быстрая реакция Тайваня и использование технологий являются вероятными причинами, по которым у них более низкий уровень инфицирования. чем другие, несмотря на их близость к Китаю.

Тепловизионные камеры уже некоторое время используются для обнаружения людей с лихорадкой. Недостатком технологии является необходимость в человеке-операторе. Однако теперь камеры с мультисенсорной технологией на основе искусственного интеллекта были развернуты в аэропортах, больницах, домах престарелых и т.д. маска для лица.

В Южной Корее базирующаяся в Сеуле молекулярная биотехнологическая компания Seegene использовала ИИ для ускорения разработки наборов для тестирования, что позволило ей отправить свое решение в Корейские центры по контролю и профилактике заболеваний (KCDC) через три недели после того, как ученые начали над ним работать. Основатель и исполнительный директор компании Чун Чжон-Юн сказал, что если бы ИИ не использовался, процесс занял бы два-три месяца. Точно так же в Сингапуре местная медицинская компания Mixes, например, начала массовое производство диагностических наборов тестов, которые были разработаны всего за три недели Агентством по науке, технологиям и исследованиям (A * Star) и Tan Tock Seng. Больница (БТШ).

Помимо лабораторных тестов, компьютерная томография легких также является эффективным способом выявления признаков коронавирусной инфекции. Во время эпидемии радиологи могут быть ошеломлены тысячами снимков, которые им приходится проверять каждый день. Например, сингапурский стартап 6Estates, занимающийся искусственным интеллектом, разработал платформу для вспомогательной диагностики компьютерной томографии на базе искусственного интеллекта. Точно так же в Китае Damo Academy обучила систему искусственного интеллекта, используя данные тысяч подтвержденных случаев. Полученная система диагностики смогла выявлять случаи коронавируса с точностью до 96 процентов. Infravision, стартап в Пекине, создал аналогичную систему, которая извлекла уроки из тысяч случаев, включая ранние случаи из больницы Тунцзи в Ухане, центре эпидемии. Калифорнийский университет в Сан-Диего Health разработал и применил алгоритм искусственного интеллекта к более чем 2000 рентгеновским снимкам легких, помогая радиологам быстрее выявлять признаки ранней пневмонии у пациентов с COVID-19. Китайская больница Чжуннань, например, уже использует ИИ для интерпретации компьютерной томографии и выявления симптомов COVID-19, когда радиологи недоступны.

Клиника Мэйо объединилась с департаментом здравоохранения штата для создания инструмента на базе искусственного интеллекта, который может определять зоны большей передачи COVID-19 в южной Миннесоте.

Израильский стартап, использующий искусственный интеллект, Diagnostics.ai в настоящее время предоставляет лабораториям в США и Великобритании свой передовой диагностический инструмент, который использует искусственный интеллект для более быстрых и точных результатов испытаний. Технология Diagnostics.ai упрощает процесс обнаружения, диагностики и отслеживания инфекционных заболеваний за счет автоматизации этапа анализа ДНК.

Один израильский стартап Vocalis Health, который собирает образцы голоса пациентов с коронавирусом и здоровых людей, чтобы с помощью технологии искусственного интеллекта можно было удаленно определять, проверять и контролировать пациентов. С помощью голосовых биомаркеров Vocalis может соотносить голос с симптомами COVID-19 и предупреждать пациентов и системы здравоохранения простым сообщением со смартфона. Vocalis Health, израильская стартап-компания, работает с больницами и академическими учреждениями, чтобы прослушивать голоса подтвержденных пациентов с коронавирусом через мобильное приложение; алгоритм будет использоваться для удаленной диагностики и мониторинга

Панель инструментов и анализ тенденций

В наш век информационно-голодного поколения визуальное отображение и отчетность - чрезвычайно сложная задача для сбора, очистки данных из 180+ стран и их содержательного представления. Johns Hopkins проделал феноменальную работу по предоставлению обновлений почти в реальном времени.

Еще одним инструментом, который был полезен частным лицам, правительственным политикам и специалистам в области здравоохранения, чтобы увидеть прогрессирование заражения и проинформировать модели о том, насколько инвазивным будет этот вирус, являются информационные панели от таких организаций, как Всемирная организация здравоохранения, которые предоставляют реальные данные. статистика времени. Несколько заметных дашбордов для COVIT-19:

Эти информационные панели собирают данные со всего мира, чтобы показать подтвержденные случаи и смерти от коронавируса и местоположения. Эта аналитика берет все доступные данные, включая количество подтвержденных случаев, смертей, отслеживание контактов инфицированных людей, плотность населения, карты, поток путешественников и многое другое, а затем обрабатывает их с помощью машинного обучения для создания моделей болезни. Эти модели представляют собой наилучшие прогнозы относительно пиковых показателей инфицирования и исходов.

Отслеживание контактов и соблюдение карантина

Правительства и специалисты в области здравоохранения во всем мире коллективно стремятся найти решения для пандемии COVID-19. Одна технологическая тенденция, которая невероятно быстро получает массовое распространение, - это системы отслеживания контактов.

Правительство Китая развернуло приложение Детектор тесных контактов, которое предупреждает пользователей, если они контактируют с кем-то, у кого есть вирус. Подобное приложение использовалось во многих странах, например (Сингапур: TraceTogether, Индия: Aarogya Setu). По мере того, как страны ищут способы выйти из изоляции и избежать второй волны случаев COVID-19 или справиться с ней, многие обратились к обещанию, которое обещают приложения для отслеживания контактов. Apple и Google недавно объединили усилия, чтобы помочь этой технологии работать эффективно. Хотя существует проблема конфиденциальности, эта технология отслеживания вместе с прогнозированием на основе искусственного интеллекта на основе данных, собранных из этих приложений (близость, продолжительность контакта и т. Д.), Дала бы надежду на выход из политики блокировки.

AI тоже помогал на передовой. Чат-боты снижают нагрузку на больничный и государственный персонал, автоматически отвечая на запросы представителей общественности и даже консультируя людей о том, нужно ли им проходить обследование в больнице или оставаться дома на 14-дневный карантин.

В борьбе с коронавирусом социальное дистанцирование оказалось очень эффективной мерой для замедления распространения болезни. Чтобы обеспечить протокол социального дистанцирования на рабочем месте, правительство и организации, использующие инструмент обнаружения социального дистанцирования с поддержкой ИИ, который может определять, держатся ли люди на безопасном расстоянии друг от друга, анализируя видеопотоки в реальном времени с камеры (см. Вышеприведенное демонстрационное видео одного такого инструмента компьютерного зрения от Landing AI).

Многие страны использовали камеры видеонаблюдения для обнаружения людей, не соблюдающих карантинные предписания. Если человек должен был находиться в карантине, но камеры отслеживали его за пределами дома, власти были бы уведомлены. Данные мобильных телефонов и дронов также использовались для отслеживания перемещений. В Соединенных Штатах правительство ведет переговоры с технологическими гигантами, такими как Facebook, Google и другими, чтобы определить, что возможно - и этично - с точки зрения использования данных о местоположении со смартфонов американцев для отслеживания перемещений и понимания закономерностей.

Медицинское лечение

Хотя гонка за вакциной идет полным ходом, врачи в настоящее время возлагают надежды на лекарства, которые уже используются для лечения других заболеваний, которые они перепрофилируют для пациентов с коронавирусом.

Израильская компания, предлагающая ИИ-решение для COVID-19, - CLEW Medical. Его модели машинного обучения на основе искусственного интеллекта позволяют работникам отделения интенсивной терапии (ICU) проактивно управлять тяжестью заболевания и рабочей нагрузкой. Компания разработала механизм прогнозной аналитики, который обнаруживает ухудшение дыхания в режиме реального времени и выдает предупредительные предупреждения на протяжении всего периода пребывания пациента в отделении интенсивной терапии. Решение CLEW Medical уже внедрено в отделениях коронавируса в израильских больницах и в настоящее время тестируется в нескольких больницах во многих странах, включая США.

Компании частного сектора, такие как британская BenevolentAI, также используют ИИ для обработки огромных объемов общедоступных данных, чтобы найти существующие лекарства, которые можно было бы использовать для лечения пациентов с коронавирусом, прежде чем вакцина станет доступной.

А в США стартапы из Сан-Франциско, в том числе Vir Biotechnology и Atomwise, используют алгоритмы, чтобы найти молекулу, которая могла бы служить основой лечения до конца года. Цель состоит в том, чтобы разработать противовирусные препараты широкого спектра действия, рассчитанные на будущее, для защиты от будущей вспышки коронавируса.

Ученые из Южной Кореи и США, использующие глубокое обучение для изучения потенциала коммерчески доступных противовирусных препаратов, предположили, что атазанавир, используемый для лечения СПИДа, может быть хорошим кандидатом.

Ученые Оксфордского университета работают над вакциной, которую они планируют испытать на первых британских добровольцах. США и Китай одобрили ранние стадии тестирования экспериментальных вакцин на людях для борьбы с новым коронавирусом. Согласно отчету, сейчас в разработке 70 вакцин. Во всех этих ускоренных разработках вакцины ИИ и ОД играют важную роль в моделировании и принятии правильного решения.

Сотрудничество и сотрудничество

Это необычное время, и мы видим, как традиционные компании-конкуренты объединяются для борьбы с COVID-19.

Консорциум технологических лидеров, в том числе Сиэтлский институт искусственного интеллекта Аллена, Microsoft и благотворительная организация генерального директора Facebook Марка Цукерберга, представили базу данных с поддержкой искусственного интеллекта, которая призвана предоставить исследователям более быстрый и надежный доступ к ресурсам, связанным с коронавирусом и способами его остановить.

В США Управление по науке и технологиям Белого дома призвало к созданию так называемого набора данных открытых исследований COVID-19 (CORD-19). Набор данных представляет собой машиночитаемый сборник литературы по коронавирусу, включающий более 44000 научных статей для использования мировым исследовательским сообществом.

Предполагается, что в аналогичных усилиях по использованию опыта технологических компаний руководители Amazon, Google, Microsoft, Apple и Facebook встретились 11 марта на Даунинг-стрит с официальными лицами Великобритании, чтобы обсудить их роль в кризисе с коронавирусом, в том числе в моделировании и отслеживании данных. с использованием методов искусственного интеллекта.

Принадлежащее Google сообщество машинного обучения Kaggle ставит перед своими членами несколько задач, связанных с COVID-19, в том числе прогнозирование количества заболевших и погибших в городе, чтобы точно определить, почему одни места пострадали сильнее, чем другие.

Расширение медицинской помощи

В последнее время мы все видели резкие изображения профессионалов здравоохранения по всему миру, неустанно работающих над лечением пациентов с COVID-19, часто подвергая свою жизнь риску. ИИ может сыграть решающую роль в облегчении их бремени, гарантируя, что качество обслуживания не пострадает. Например, больница общего профиля Тампы во Флориде использует искусственный интеллект для обнаружения лихорадки у посетителей с помощью простого сканирования лица. AI также помогает врачам в Медицинском центре Шиба.

Йоханнес Эйхштадт, доцент кафедры психологии Стэнфордского университета, изучал сообщения в Твиттере, чтобы оценить, как COVID-19 и изменения, которые он привнес в наш образ жизни, влияют на наше психическое здоровье.

Заключение :

Это только верхушка айсберга. Даже вероятно, что ИИ сыграет значительную роль в прекращении пандемии COVID-19. Искусственный интеллект и машинное обучение жизненно важны в борьбе с коронавирусом и будущими пандемиями.

Помимо возможности поддержки усилий по моделированию и прогнозирования течения пандемии, искусственный интеллект, машинное обучение и другие технологии могут быстро и эффективно анализировать данные, чтобы помочь людям, находящимся на переднем крае, определить наилучшую подготовку и меры реагирования на будущие пандемии.

Жду вашего комментария. Поделитесь, если вы столкнетесь с какими-либо новыми разработками AI / ML в этой борьбе с COVID-19. Спасибо за прочтение. Вы можете подключить меня @ LinkedIn.

Ссылка:

Https://www.scmp.com/tech/big-tech/article/3048317/alibaba-and-baidu-offer-ai-gene-sequencing-tools-help-fight-china
https: //www.martechadvisor.com/news/cloud-integration/alibaba-cloud-leverages-ai-to-tackle-covid19/
https://deepmind.com/research/open-source/computational- предсказания белковых структур, связанных с COVID-19
https://economictimes.indiatimes.com/magazines/panache/the-world-wasnt-prepared-for-covid-19-in -future-ai-will-curb-the-next-pandemic / articlehow / 74776209.cms? from = mdr
https://www.businessinsider.sg/coronavirus-taiwan-case-study-rapid- response-containment-2020-3? r = US & IR = T
https://www.prnewswire.com/news-releases/platinum-cctv-releases-new-thermal-body-temperature-camera-that -определяет-индивидуальную-температуру-тела-в-дополнение-к-обеспечению-визуальной-безопасности - инновационный-инструмент-для-быстрого-предварительного обследования-людей-на-лихорадку-при-входе-а-фа- 301029866.html
https://www.forbes.com/sites/forbesasia/2020/04/05/how-one-fi rms-covid-19-tests-help-control-the-virus-in-south-korea / # 5fab82625bff
https://www.businesstimes.com.sg/sme/local-sme-to- диагностические тест-наборы массового производства sars-cov-2
https://www.wired.com/story/chinese-hospitals-deploy-ai-help-diagnose-covid-19/
https://www.sgsme.sg/news/covid-19-putting-singapore-global-deeptech-radar
https://www.beckershospitalreview.com/artificial-intelligence/ mayo-clinic-uses-ai-to-map-covid-19-hot-zone.html
https://www.forbes.com/sites/startupnationcentral/2020/04/13/israeli-startups -artificial-Intelligence-covid19-coronavirus / # 52af57b04567
https://www.straitstimes.com/asia/east-asia/coronavirus-china-introduces-close-contact-detection-apply
«Https://www.globalgovernmentforum.com/governments-turn-to-ai-in-fight-against-coronavirus/
https://www.telegraph.co.uk/news/2020/ 17 апреля / Human-trials-coronavirus-Vacine-set-begin-uk-next-week /
https://finance.yahoo.com/news/ai2-microsoft-team-other-tech- 1915 г. 21313.html
https://www.bbc.com/news/technology-51851292
https://news.stanford.edu/2020/04/14/covid-19- исследования-сводка новостей /