Impacto correcto en el momento correcto

Soluciones de IA y ciencia de datos contra COVID-19

Conjuntos de datos e instrucciones de I + D para la pandemia actual y la seguridad pública futura

https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/index.html

Durante los últimos meses, el brote de COVID-19 más conocido como "coronavirus" o "Wuhan" fue el tema más discutido en línea y en las calles vacías. Teníamos diferentes opiniones al respecto, desde teorías de conspiración hasta comparaciones con la influenza regular, pero hoy estamos frente a un hecho de que COVID-19 es una pandemia y de alguna manera debemos protegernos de ella, detener su propagación y, finalmente, luchar contra ella.

Como persona, que trabaja en el campo de la IA, en este blog, me gustaría compartir algunas direcciones donde yo y mis colegas podemos trabajar para ayudar a los sectores público y privado en todo el mundo. Espero que los empresarios y los miembros del gobierno vean las oportunidades no solo para los esquemas temporales de enriquecimiento o control de los ciudadanos, sino como partes importantes de una hoja de ruta estratégica para mejorar la salud y la seguridad públicas.

Vigilancia de salud pública

El principal peligro del coronavirus es su velocidad de propagación. Es por eso que los gobiernos ponen medidas como cuarentenas de todo el país porque no pueden controlar los brotes locales de manera eficiente. Uno de los pasos más directos hacia la detección de personas enfermas en el análisis de las cámaras de CCTV que ya están a nuestro alrededor y encontrar personas que muestren síntomas graves de las enfermedades y las aíslen, con quienes contactaron y desinfectaron las superficies correspondientes. En Neurons Lab hemos desarrollado una solución de demostración, que puede ver en el video de arriba. El conjunto de datos para iniciar la investigación usted mismo está disponible aquí.

Medición remota de bioseñal

Algunos de los síntomas como la temperatura o el pulso son muy importantes para ignorarlos y confiar solo en la apariencia visual que podría ser confusa. Pero, por supuesto, no podemos detener a ninguna persona para medir su pulso, presión arterial o temperatura. ¿Tal vez podríamos hacerlo remotamente de alguna manera? En realidad, hay algunos desarrollos en la visión por computadora que pueden estimar el pulso y la presión arterial en función del análisis de la piel facial:

Con respecto a la temperatura corporal, también hay algunos desarrollos, pero en este caso, para uso práctico, nos gustaría mirar en la dirección de la imagen térmica, no en las cámaras normales. Por ahora.

IoT y wearables

Por supuesto, las mediciones como el pulso son mucho más cómodas y convenientes de obtener de los dispositivos portátiles como los rastreadores de estado físico y los relojes inteligentes que casi todos tenemos. ¿Pero tenía pulso que ver con esto? Puede hablar sobre el estado físico, emocional, tal vez sobre arritmias, pero ¿influenza? Algunas investigaciones afirman que el análisis de variabilidad de la frecuencia cardíaca y sus desviaciones del estado normal pueden mostrar patrones tempranos de gripe y, en nuestro caso, coronavirus.

Chatbots y comunicación

Además de "escanear" a las personas en público, es posible que deseemos confiar en su conciencia y autoevaluación. Si puede medir su temperatura y pulso diariamente y registrar su tos de vez en cuando, también puede agregarla a su diario. Luego, ya sea un médico a distancia, o un algoritmo puede recomendarle que se quede en casa, tome alguna otra medida preventiva o solicite la visita del médico si los síntomas son demasiado graves. Una de esas soluciones puede consultar aquí:

Redes sociales y datos abiertos

Tal vez no eres fanático de tener un diario de salud o compartir cosas en línea, pero hay muchos de nosotros que lo compartimos con los extraños completos en Instagram o Twitter. Estos datos son útiles para un análisis más amplio de cuán lejos desapareció la enfermedad. Con la información sobre los usuarios, también podemos analizar el gráfico de las redes sociales y tratar de estimar qué grupos sociales corren el riesgo de ser contagiosos. Con respecto a los datos, todos saben dónde obtenerlos y qué API públicas son :)

La startup canadiense BlueDot analiza mucho más que solo datos de redes sociales: por ejemplo, los movimientos mundiales de más de cuatro mil millones de viajeros en vuelos comerciales cada año; datos de población humana, animal e insecto; datos climáticos de satélites; e información local de periodistas y trabajadores de la salud, que llega a través de 100,000 artículos en línea cada día que abarcan 65 idiomas.

Modelo matematico

La curva logística que describe la evolución de las enfermedades infecciosas a lo largo del tiempo.

Obviamente, antes del coronavirus, nos hemos encontrado con muchas otras infecciones y hemos estudiado las reglas de su ciclo de vida. Hemos creado modelos matemáticos que pueden describir la evolución de la enfermedad en la población y podemos reutilizarlos, una y otra vez, para explicar los nuevos brotes e incluso predecir en qué etapa se encuentran (también conocidos como "qué tan mal está todo"). . El buen punto de partida para su propio análisis de los casos de coronavirus en todo el mundo está aquí, junto con el ajuste de la curva logística para comprender en qué punto se encuentra exactamente la situación en este momento en Italia (junto con un tutorial sobre cómo llegar -Datos de fecha):

Además, es importante modelar no solo la evolución del virus en sí, sino también las contramedidas que se utilizan. En lugar de cerrar ciegamente toda la frontera, los modelos matemáticos pueden ayudarnos a comprender cómo asignar recursos de prevención más enfocados y óptimos en las primeras etapas del brote. Consulte la aplicación de optimización matemática en el documento a continuación; en la imagen: comparación de ninguna medida (A) frente a otras medidas puramente basadas en matemáticas.

https://www.nature.com/articles/s41598-019-38665-w.epdf

Diagnóstico automatizado

COVID-19 nos ha abierto otro problema de la atención médica actual: no aumenta cuando el número de pacientes crece rápidamente (en realidad, los médicos cansados ​​trabajan peor) y, en general, el número de diagnósticos falsos negativos es bastante alto. El diagnóstico de aprendizaje automático no se cansa y escala de forma natural solo con el aumento de los poderes computacionales. Ya vemos cómo el análisis de imagen pulmonar basado en el aprendizaje profundo funciona bien también en una pandemia actual:

Investigación sobre desarrollo de fármacos

Por último, pero no menos importante, además de detectar y prevenir la propagación de las enfermedades, debemos pensar en la creación de vacunas a escala. Uno de los pasos importantes hacia su creación es comprender la estructura y la naturaleza del virus contra el que luchamos. DeepMind, con su experiencia en el análisis de plegamiento de proteínas, también dio su paso al predecir la estructura proteica del virus y lo hizo de código abierto.

El conjunto de datos sobre la estructura de la proteína COVID y otros tipos de gripe para su propio análisis puede encontrar aquí:

Por último, pero no menos importante, AI puede ayudar en el análisis de trabajos académicos ya publicados sobre virus como el SARS y COVID actual. Puede encontrar un conjunto de datos relacionado en Kaggle:

Conclusiones

Por supuesto, la mayoría de los enfoques descritos son muy investigativos y requieren grandes esfuerzos para ser realmente útiles para la mayoría de las personas. Sin embargo, considero que la mayoría de ellas son partes vitales de todo el ecosistema para una defensa de 360 ​​grados:

  • detección de brotes locales con video vigilancia, medición de bioseñal remota y análisis de datos ponibles;
  • tratamiento eficiente a escala con la ayuda de diagnósticos basados ​​en IA de las muestras;
  • análisis a nivel regional con análisis de redes sociales y chatbots;
  • predicciones de desarrollo global con modelos matemáticos basados ​​en los datos locales y regionales actualizados regularmente;
  • Mientras tanto, el desarrollo de fármacos se potencia con simulaciones basadas en IA y generaciones de moléculas.

En Neurons Lab estamos invirtiendo recursos en varias direcciones descritas anteriormente. Podría ver una demostración de análisis de video vigilancia para la detección de síntomas y también estamos trabajando en modelos matemáticos de propagación de infecciones. Estamos invitando a las partes interesadas de colaboración, ¡háganos saber!

PD: También puedes conectarte conmigo en el blog de Facebook o Linkedin, donde publico regularmente algunos artículos o noticias de IA que son demasiado cortos para Medium e Instagram para contenido más personal :)