ПРИМЕНЕНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА ДЛЯ БОРЬБЫ С COVID-19

АННОТАЦИЯ

Пандемия, вызванная вирусом COVID-19, дала несомненный толчок в развитии информационных технологий и не только. Повсеместно стали внедрятся дистанционные средства, доставки товаров и услуг на дом и так далее. В 2020 году, например, исследователи из Массачусетского технологического института нашли мощный антибиотик, способный убивать несколько устойчивых к лекарствам штаммов бактерий у мышей, а в прошлом году исследователи из IBM разработали модель для разработки противомикробных пептидов. Они сделали это, предоставив системе искусственного интеллекта (ИИ) огромную базу данных пептидных молекул, которые система анализирует, чтобы понять связь между молекулярной структурой и их функцией или свойствами. В данной статье мы исследуем и проанализируем, как применяется искусственный интеллект в борьбе с COVID-19.

ABSTRACT

The pandemic caused by the COVID-19 virus gave an undoubted impetus to the development of information technology and not only. Remote means, home delivery of goods and services, and so on, began to be introduced everywhere. In 2020, for example, researchers at MIT found a powerful antibiotic capable of killing several drug-resistant strains of bacteria in mice, and last year, researchers at IBM developed a model for developing antimicrobial peptides. They did this by providing an artificial intelligence (AI) system with a huge database of peptide molecules, which the system analyzes to understand the relationship between the molecular structure and their function or properties. In this article, we will explore and analyze how artificial intelligence is being used in the fight against COVID-19.

Ключевые слова: Искусственный интеллект (ИИ), нейросети, компьютерное зрение, машинное обучение, коронавирус (covid-19).

Keywords: Artificial intelligence (AI), neural networks, computer vision, machine learning (ML), covid-19.

Искусственный интеллект (ИИ, англ. Artificial intelligence, AI) — наука и технология создания интеллектуальных машин, особенно интеллектуальных компьютерных программ. ИИ связан со сходной задачей использования компьютеров для понимания человеческого интеллекта, но не обязательно ограничивается биологически правдоподобными методами [2].

По сути, искусственный интеллект (ИИ) — это обширная отрасль компьютерных наук, занимающаяся созданием интеллектуальных машин, способных выполнять задачи, которые обычно требуют человеческого интеллекта. Следовательно, данную технологию можно и нужно применять в медицине в том числе.

Алгоритмы компьютерного зрения на основе искусственного интеллекта помогли московским рентгенологам оценить более трех миллионов исследований, из них более миллиона — за последние три месяца. Нейросети стали помогать в работе московским рентгенологам в начале 2020 года. Если сначала новая технология использовалась только при признаках коронавирусной пневмонии, то теперь диагностические возможности стали шире. Сейчас искусственный интеллект помогает распознавать признаки COVID-19, рака легких, молочной железы, сердечно-сосудистых патологий и так далее. Как следствие, с расширением диагностических возможностей увеличивается и количество обработанных снимков. Всего с современными технологиями в Москве искусственный интеллект помог врачам проанализировать более трех миллионов исследований [1].

Изначально, как и для любого ИИ, требуются данные, на которых он сможет ориентироваться и принимать решения, а также обучаться. Из-за того, что вирус был новым, такие инновационные технологии было сложно внедрять, требовалось большое количество данных и их параметры, которые могут отслеживать и прогнозировать распространение COVID-19.

После небольшого промежутка времени стало появляться всё больше и больше данных, на которых учёные, инженеры и биологи могли обучать искусственный интеллект (ИИ) для дальнейшего применения.

К примеру, была открыта возможность быстрого установления степени болезни. Программное обеспечение искусственного интеллекта обменивается данными с больничными компьютерными томографами, которые являются неотъемлемой частью медицинской инфраструктуры. Технология ИИ анализирует изображения легких, сделанные компьютерным томографом, выявляет признаки коронавируса и оценивает поражения. Обычно этот процесс требует тщательного изучения опытным врачом, а машине требуется всего несколько секунд. Эта технология произвела революцию в работе рентгенологов. Это может значительно ускорить анализ, чтобы врачи могли принимать больше пациентов, что крайне важно во время пандемии. Программное обеспечение также имеет высокую точность благодаря алгоритму глубокого обучения, а это означает, что чем больше сканов оно считывает, тем лучше оно распознает коронавирус. Кроме того, он может сравнивать несколько КТ-снимков одного и того же пациента, помогая врачам отслеживать прогрессирование заболевания и предлагать индивидуальный план лечения [3].

Также искусственный интеллект может применятся в более простых, но важных ситуациях. Обработка поступающих сообщений, жалобы пациентов, обращения, запись данных, анализ, всё это в наше время осуществляет искусственный интеллект и делает это с максимальной точностью.

Подраздел искусственного интеллекта, а именно машинное обучение, можно использовать для разработки вакцин, содержащих обширный репертуар эпитопов, таких как стимуляция большого количества различных Т-клеток для обеспечения глобальной защиты. Кроме того, машинное обучение может помочь обратить вакцинологию вспять, чтобы идентифицировать антигены белков, необходимых для вирусной патогенности (например, для адгезивности и клеточной инвазии), чтобы вызвать высокую степень защиты. В нынешней ситуации, когда образовываются новые штаммы вируса, очень помогает использование таких технологий.

Машинное обучение может помочь исследователям разработать лекарства против COVID-19. Алгоритмы на основе машинного обучения помогают исследователям находить специфические ингибиторы биомолекул, таких как эпитоп COVID-19. Кроме того, оно может идентифицировать различные вирусные последовательности COVID-19 из разных частей мира и впоследствии создать библиотеку пептидов, которые можно использовать для обеспечения перекрестной защиты от различных вариантов COVID-19.

Искусственный интеллект и машинное обучение могут также способствовать распространению вакцины и наблюдению за вакцинированными людьми: за состоянием после вакцинации, проводить анализ: сколько всего людей привилось, какие критерии у привитых людей и так далее.

Стоит отметить и опрос пользователей, на основании которого мы можем сделать следующие выводы о применении технологий, связанных с искусственным интеллектом: около 77% пользователей считают, что применение ИИ в медицине имеет место быть, около 18% утверждают обратное и только 5% воздержались от ответа.

Рисунок 1. Процентное соотношение по опросу

Мы решили также спросить у пользователей, хотели бы они участия ИИ в их обследовании, результаты представлены: около 70% пользователей ответили «Да» и 30% выбрали «Нет».

Рисунок 2. Процентное соотношение по опросу

Подводя итог выше сказанному, ИИ чрезвычайно полезен в обмене информацией о пандемии. Например, информация о клинических испытаниях, новое понимание того, как развивалось заболевание и т.д. Благодаря искусственному интеллекту теперь можно обмениваться данными в режиме реального времени с практикующими врачами, медицинским персоналом, учеными и исследовательскими лабораториями по всему миру. Теперь любой врач в любой точке мира может получить доступ к базам данных и получить все последние сведения за считанные секунды. Также, безусловно, ИИ очень помог в изучении и создании вакцин от COVID-19. Искусственный интеллект также используется для борьбы с дезинформацией в Интернете и для обеспечения правильного картирования болезни. Таким образом, существуют различные варианты использования ИИ в медицине, в том числе и для борьбы с COVID-19.

Список литературы:

1. Официальный сайт Мэра Москвы «Более трех миллионов исследований проанализировали рентгенологи с помощью искусственного интеллекта». [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL — https://www.mos.ru/news/item/96369073/
2. Портал “Oracle” «Что такое искусственный интеллект?». [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL — https://www.oracle.com/ru/artificial-intelligence/what-is-ai/
3. Сайт “European Comission” «Artificial Intelligence can help us combat coronavirus». [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL — https://ec.europa.eu/info/strategy/recovery-plan-europe/recovery-coronavirus-success-stories/health/artificial-intelligence-can-help-us-combat-coronavirus_en