Правильный удар в нужное время
Решения искусственного интеллекта и науки о данных против COVID-19
Наборы данных и направления исследований и разработок для сегодняшней пандемии и будущей общественной безопасности
В течение последних нескольких месяцев вспышка COVID-19, более известная как коронавирус или Ухань, была самой обсуждаемой темой в Интернете и на пустых улицах. У нас были разные мнения по этому поводу, от теорий заговора до сравнений с обычным гриппом, но сегодня мы стоим перед фактом, что COVID-19 - это пандемия, и нам нужно как-то от нее защититься, остановить ее распространение и, наконец, бороться Это.
Как человек, работающий в области искусственного интеллекта, в этом блоге я хотел бы поделиться некоторыми направлениями, в которых я и мои коллеги можем работать, чтобы помочь государственному и частному секторам во всем мире. Я надеюсь, что предприниматели и члены правительства увидят возможности не только для схем временного обогащения или контроля над гражданами, но и как важные части стратегической дорожной карты по улучшению общественного здоровья и безопасности.
Надзор за общественным здоровьем
Основная опасность коронавируса - скорость его распространения. Вот почему правительства вводят такие меры, как карантин по всей стране, потому что они не могут эффективно контролировать местные вспышки. Один из самых простых шагов к обнаружению больных с помощью анализа камер видеонаблюдения, которые уже находятся вокруг нас, и поиска людей, у которых проявляются тяжелые симптомы заболеваний, и их изоляции, с которыми они контактировали, и дезинфекции соответствующих поверхностей. В Neurons Lab мы разработали демонстрационное решение, которое вы можете увидеть на видео выше. Набор данных для самостоятельного начала исследования доступен здесь.
Удаленное измерение биосигнала
Некоторые симптомы, такие как температура или пульс, очень важны, чтобы их игнорировать и полагаться только на внешний вид, который может сбивать с толку. Но, конечно, мы не можем запретить любому человеку измерить его пульс, артериальное давление или температуру. Может, как-нибудь удаленно? На самом деле, есть некоторые разработки в области компьютерного зрения, которые могут оценивать пульс и артериальное давление на основе анализа кожи лица:
Что касается температуры тела, то здесь тоже есть некоторые разработки, но в данном случае для практического использования мы хотели бы обратить внимание на тепловизоры, а не на обычные камеры. По крайней мере на данный момент.
Интернет вещей и носимые устройства
Конечно, измерения, такие как пульс, намного удобнее и удобнее получать с носимых устройств, таких как фитнес-трекеры и умные часы, которые уже есть почти у каждого из нас. Но какое отношение к этому имеет пульс? Он может рассказать о физическом, эмоциональном состоянии, может быть, об аритмии, но о гриппе? Некоторые исследования утверждают, что анализ вариабельности сердечного ритма и его отклонения от нормального состояния могут показать ранние закономерности гриппа и, в нашем случае, коронавируса.
Чат-боты и общение
Помимо «сканирования» людей в общественных местах, мы могли бы полагаться на их сознание и самооценку. Если вы можете ежедневно измерять температуру и пульс и время от времени записывать кашель, вы также можете добавить это в свой дневник. Затем либо врач удаленно, либо алгоритм может порекомендовать вам остаться дома, предпринять какие-либо другие профилактические меры или запросить посещение врача, если симптомы слишком серьезны. Одно из таких решений вы можете посмотреть здесь:
Социальные сети и открытые данные
Может быть, вы не любитель вести дневник здоровья или делиться информацией в Интернете, но многие из нас делятся этим с совершенно незнакомыми людьми в Instagram или Twitter. Эти данные полезны для более широкого анализа того, как далеко ушла болезнь. Имея информацию о пользователях, мы также можем проанализировать график социальных сетей и попытаться оценить, какие социальные группы подвержены риску заразности. Что касается данных, вы все знаете, где их взять и что такое публичные API :)
Канадский стартап BlueDot анализирует гораздо больше, чем просто данные социальных сетей: например, ежегодно по всему миру перемещаются более четырех миллиардов путешественников коммерческими рейсами; данные о населении людей, животных и насекомых; климатические данные со спутников; и местная информация от журналистов и медицинских работников, которая ежедневно проходит через 100 000 онлайн-статей на 65 языках.
Математическое моделирование
Очевидно, что до коронавируса мы сталкивались со многими другими инфекционными заболеваниями и изучали правила их жизненного цикла. Мы создали математические модели, которые могут описать развитие болезни в популяции, и мы можем использовать их снова и снова, чтобы объяснить новые вспышки и даже предсказать, на какой стадии они находятся (также называемые «насколько все плохо») . Хорошая отправная точка для вашего собственного анализа случаев коронавируса во всем мире находится здесь, наряду с подбором логистической кривой, чтобы понять, в какой именно момент сейчас ситуация в Италии (наряду с учебным пособием по получению новых знаний). -дата данные):
Кроме того, важно смоделировать не только саму эволюцию вируса, но и используемые контрмеры. Вместо того, чтобы слепо закрывать всю границу, математические модели могут помочь нам понять, как распределять профилактические ресурсы более целенаправленно и оптимально на ранних этапах вспышки. Ознакомьтесь с приложением математической оптимизации в статье ниже; на изображении: сравнение без измерений (A) с другими чисто математическими мерами.
Автоматическая диагностика
COVID-19 открыл нам еще одну проблему современного здравоохранения: он не масштабируется, когда количество пациентов быстро растет (на самом деле уставшие врачи работают только хуже), и в целом количество ложноотрицательных диагнозов довольно велико. Диагностика машинного обучения не устает и естественно масштабируется с увеличением вычислительных мощностей. Мы уже видим, как анализ изображений легких на основе глубокого обучения хорошо работает и в условиях текущей пандемии:
ИИ позволяет врачам диагностировать инфекцию COVID-19 за секунды
YITU« Интеллектуальная система оценки коронавируса грудной клетки может сократить время диагностики подозреваемых случаев до 2–3 секунд. medium.com »
Исследования в области разработки лекарств
И последнее, но не менее важное: помимо выявления и предотвращения распространения болезней, нам нужно подумать о создании масштабных вакцин. Одним из важных шагов на пути к его созданию является понимание структуры и природы вируса, с которым мы боремся. DeepMind с их опытом в анализе фолдинга белков также сделали свой шаг в предсказании белковой структуры вируса и сделали его открытым исходным кодом.
Набор данных о структуре белка COVID и других гриппа для вашего собственного анализа вы можете найти здесь:
И последнее, но не менее важное: ИИ может помочь в анализе уже опубликованных научных работ о таких вирусах, как SARS и текущий COVID. Вы можете найти связанный набор данных на Kaggle:
Выводы
Конечно, большинство описанных подходов являются очень исследовательскими и требуют больших усилий, чтобы быть действительно полезными для большинства людей. Тем не менее, я считаю, что большинство из них действительно являются жизненно важными частями всей экосистемы для защиты на 360 градусов:
- обнаружение локальных вспышек с видеонаблюдением, удаленным измерением биосигналов и анализом данных с помощью носимых устройств;
- эффективное лечение по шкале с помощью диагностики образцов на основе искусственного интеллекта;
- аналитика на уровне региона с анализом социальных сетей и чат-ботами;
- прогнозы глобального развития с математическим моделированием на основе регулярно обновляемых местных и региональных данных;
- Между тем, разработка лекарств ускоряется за счет моделирования на основе искусственного интеллекта и создания молекул.
В Neurons Lab мы инвестируем ресурсы по нескольким направлениям, описанным выше. Вы можете посмотреть демонстрацию аналитики видеонаблюдения для обнаружения симптомов, а мы также работаем над математическими моделями распространения инфекций. Приглашаем к сотрудничеству заинтересованных лиц, сообщите нам!
PS
Вы также можете связаться со мной в блоге Facebook или Linkedin, где я регулярно публикую статьи или новости об ИИ, которые слишком короткие для Medium и Instagram для некоторых. больше личного контента :)
