Как искусственный интеллект может помочь в борьбе с COVID-19

Используя большие данные и глубокое обучение, машины и системы предлагают новые способы реагирования на пандемию.

Машинное обучение, искусственный интеллект, искусственный интеллект, глубокое обучение

Использование искусственного интеллекта (ИИ) во время пандемии может звучать как футуристический сюжет научно-фантастического фильма, но с самого начала пандемии COVID-19 предпринимались попытки использовать эту технологию различными способами — часто без реального с пометкой «АИ». Искусственный интеллект, по сути, обучает машины развивать интеллект так же, как это делают люди, используя такие человеческие качества, как планирование, рассуждение, адаптация, решение проблем и креативность. В случае быстро меняющейся чрезвычайной ситуации в области здравоохранения системы ИИ в конечном итоге могут оказаться полезными, поскольку их можно адаптировать к постоянно меняющимся данным.

Исследователи из Массачусетского технологического института и IBM сейчас пытаются найти новые методы лечения COVID-19 с помощью ИИ. Они уже оттачивали эту технологию для поиска новых антибиотиков.

Диагностика машины

Диагностика COVID-19 может быть сложной, поскольку ее симптомы напоминают симптомы других заболеваний, но ее необходимо проводить быстро и правильно, чтобы обеспечить правильное лечение пациентов.

Исследователи из Маунт-Синай, штат Нью-Йорк, создали систему искусственного интеллекта, которая может помочь диагностировать пациентов с COVID-19 с помощью алгоритма, обученного на более чем 900 компьютерных томографических (КТ) сканах легких китайских пациентов. Диагностика заболевания на основе только сканирования легких не обязательно будет точной, поскольку сканирование может казаться нормальным на ранних стадиях заболевания, а проблемы с легкими, вызванные COVID-19, могут напоминать другие заболевания. Конечно, именно поэтому диагностические тесты на COVID-19, такие как экспресс-тесты на антигены SARS-CoV-2 и ПЦР-тесты, так полезны, и именно поэтому клиницисты опрашивают пациентов и проводят физические осмотры, чтобы собрать воедино ряд данных для постановки диагноза.

Чтобы попытаться предугадать, что продемонстрирует такая оценка, система ИИ использует алгоритм, который сопоставляет компьютерную томографию легких пациента с данными о возрасте, анализе крови, симптомах и возможном контакте с вирусом. Система стала настолько эффективной, что у 17 из 25 пациентов она диагностировала положительный результат на COVID-19, хотя их компьютерная томография выглядела нормально, а это означало, что радиологи классифицировали всех этих пациентов как отрицательные. С учетом дальнейших улучшений и испытаний со временем эта система потенциально может стать полезным помощником для клиницистов, лечащих пациентов.

Другая система искусственного интеллекта, разработанная исследователями из Массачусетского технологического института, утверждает, что способна обнаруживать COVID-19 по звуку чьего-то кашля. Одна из причин быстрого распространения пандемии заключается в том, что многие люди с COVID-19 могут протекать бессимптомно. Их инфекция остается незамеченной, поскольку они с меньшей вероятностью будут искать тесты и бессознательно передают ее другим. Но команда Массачусетского технологического института разработала программу, использующую аудиовход от десятков тысяч случаев кашля и клиническую информацию, полученную от кашляющих людей из краудсорсинга, чтобы попытаться обнаружить различия в том, как кашляет симптоматический пациент с COVID-19 по сравнению с кем-то еще. у кого нет болезни, хотя для врачей это звучит так же. Если исследователи смогут продемонстрировать, что система ИИ хорошо отличает COVID-19 от других респираторных инфекций среди репрезентативной выборки людей с рядом подтвержденных диагнозов, такая система в конечном итоге может стать дешевым и быстрым способом выявления случаев COVID-19.

Ты читал?

• Чат-боты лучше людей борются с нерешительностью в отношении вакцин?
• Как мы отслеживаем прививки для людей, которые официально не существуют?
• Зачем вакцинам нужна солнечная энергия

Сканирование на наличие лекарств от COVID-19

Исследователи из Массачусетского технологического института и IBM сейчас пытаются найти новые методы лечения COVID-19 с помощью ИИ.Они уже оттачивали эту технологию для поиска новых антибиотиков: растущая устойчивость к противомикробным препаратам уже сделала важнейшие антибиотики излишними или менее эффективными, а поскольку открытие новых лекарств занимает много времени, исследователи, по сути, программировали свои системы на поиск соединений, которые обладают нужными им характеристиками.

В прошлом году, например, исследователи из Массачусетского технологического института нашли мощный антибиотик, способный убивать несколько устойчивых к лекарствам штаммов бактерий у мышей, а в этом году исследователи из IBM разработали модель для разработки противомикробных пептидов. Они сделали это, предоставив системе искусственного интеллекта огромную базу данных пептидных молекул, которые система анализирует, чтобы понять связь между молекулярной структурой и их функцией или свойствами. Затем они включают свой список идеальных свойств для новой молекулы, например, специфическую антибактериальную функцию и низкую токсичность. По словам исследователей, теперь эту систему можно адаптировать и для поиска молекул против COVID-19. Такой скрининг может помочь идентифицировать соединения, которые в конечном итоге могут быть полезны для людей, если дальнейшие лабораторные испытания, испытания на животных и, в конечном итоге, клинические испытания на людях подтвердят их эффективность.

Пока этого не произошло, исследователи Массачусетского технологического института ставят перед собой еще более прагматичную цель — поиск существующих лекарств, которые можно было бы перепрофилировать для лечения COVID-19. Поскольку пожилые люди, как правило, подвержены более высокому риску тяжелого заболевания и смерти, они предположили, что вирус будет по-разному запускать экспрессию генов у пожилых людей по сравнению с молодыми людьми, и поэтому определили, какие лекарства необходимы для воздействия на определенные гены и белки, запускаемые инфекцией. Исследователи обнаружили, что белок RIPK1 был многообещающей мишенью для лекарств от COVID-19, и определили три одобренных препарата, которые действуют на РИПК1экспрессия генов. Эти препараты могут быть полезны против COVID-19, если дальнейшие испытания подтвердят их эффективность против COVID-19 у людей.

Доверие к чат-ботам

С самого начала пандемии дезинформация и недоверие к вакцинам мешали адекватным ответным мерам общественного здравоохранения. Искусственный интеллект может помочь развеять мифы о COVID-19 или опасения по поводу вакцинации. Введите чат-ботов.

Чат-боты с искусственным интеллектом были разработаны несколькими группами по всему миру, сочетая психологию с опытом в области инфекционных заболеваний и знаниями в области общественного здравоохранения. Они также объединяют культурные контексты и местные языки для разработки системы, с которой люди захотят взаимодействовать.

Исследование, проведенное во Франции в этом году, показало, что взаимодействие с чат-ботом может значительно ослабить сомнения в отношении вакцин и сделать людей более склонными к положительному отношению к вакцинам и вакцинации. Исследователи показали, что до взаимодействия с чат-ботом 145 из 338 участников положительно относились к вакцинам против COVID-19. Это число увеличилось на 37% до 199 человек после общения с чат-ботом. Точно так же, прежде чем взаимодействовать с чат-ботом, 123 из 338 участников заявили, что не хотят вакцины от COVID-19; после их чата этот показатель снизился на 20% до 99.

Хотя искусственный интеллект в здравоохранении все еще находится в стадии эксперимента, предпринимаются многочисленные попытки применить его к COVID-19 интригующими способами.