Като погледнем към историята на пандемиите в миналото, днес имаме поне един скрит коз в ръкава си: напредъкът на технологиите.
Ето защо екип от учени решава да впрегне усилията си и да помисли как в крайна сметка изкуственият интелект би могъл да застане рамо до рамо с човешкия в битката срещу COVID-19.
Е, резултатът от първото им проучване вече е публикуван в Журнала за медицинско и биологично инженерство и описва потенциален модел на ИИ, който ще има доста важна функция: да отсява асимптоматичните индивиди, заразени с вируса, от напълно здравите.
Как ще се случва? Ето тук става дори по-интересно: чрез аудиозапис на кашлица, който всеки човек ще прави на телефона си и след това ще изпраща. Той съответно ще бъде "изслушван" от програма, която ще може да определи дали става въпрос за болен от COVID, или пък за здрав човек.
За да постигнат подобен резултат, изследователите "обучават" модела чрез десетки хиляди записи на кашлица, както и на изговорени думи. Те залагат в програмата кои от тях са на здрави и кои - на болни хора, а след това изкуственият интелект започва да разпознава с точност от 98.5% дали новополучените записи са от заразени, или не.
Това е възможно, тъй като дори без никакви видими симптоми, болните с коронавирус все пак кашлят по различен начин от тези, които са здрави - разлика, недоловима за човешкото ухо, но напълно отличима за компютърното.
Ето защо изкуственият интелект отгатва със стопроцентова точност и асимптоматични случаи на хора, дали положителен тест за вируса без видими оплаквания.
"Ефективното прилагане на подобен инструмент за групова диагностика може да намали разпространението на пандемията, ако всички го използват, преди да влязат в класната стая, в офиса или ресторанта", казва съавторът на изследването Брайън Субирана, който е учен в лабораторията на Auto-ID към Масачузетския технологичен институт.
По думите му екипът в момента работи по следващата стъпка на това изследване - да вкара този модел в удобно за потребителите приложение, което да мине през одобрението на Агенцията за контрол на храните и лекарствата в САЩ, а след това да бъде приложен масово.
Ако това се случи, на практика ще доведе до революция в диагностиката, защото ще създаде безплатен, удобен, неинвазивен инструмент за предварителен скрининг на хора, които нямат видими симптоми.
По този начин всеки може да се проверява ежедневно и да получава информация незабавно, а ако получи потвърждение от приложението, че има COVID-19, да си направи и официален тест.
Това обаче не е първият подобен експеримент с изкуствен интелект.
Преди началото на пандемията изследователски групи вече са обучавали алгоритми със записи на кашлица за точно диагностициране на състояния като пневмония и астма.
Подобни са правени дори и за откриване на болестта на Алцхаймер, тъй като освен промени в когнитивната дейност, при нея се наблюдава и деградация на мускулите и отслабване на гласните струни.
За да постигнат подобен резултат, учените първо тренират един общ алгоритъм за машинно обучение - невронна мрежа, известна като ResNet50. Тя има за цел да различава определени звуци в зависимост от различната сила на гласните струни.
Проучванията например сочат, че качеството на звука "ммм" може да бъде индикатор за това дали човек има силни, или слаби гласни струни. Субирана разказва още, че е обучил тази мрежа с аудиокниги, в които има над 1000 часа говорна реч, от която системата е трябвало да различи думата "them" от "the" и "then".
Втора невронна мрежа пък имала друга задача: да различава емоционални състояния, явни в речта, които имат пациенти с Алцхаймер. За целта те използват записи от различни актьори, които трябва да изиграят вербално различни емоционални състояния в целия спектър.
За това изследване учените тренират и трета невронна мрежа, която използва база данни с различни видове кашлица, така че системата да разпознава промените в белодробните и дихателните показатели.
И накрая, когато трите модела се комбинират, те вече могат да разпознаят мускулната деградация и да различават видовете кашлица, така че да индикират признаците на Алцхаймер.
В този момент обаче настъпва и пандемията, затова Субирана си задава логичен въпрос: дали не може да използва същата рамка, но за диагностициране на COVID-19? Отговорът накратко е "да".
"Звуците при говор и кашлица се влияят както от гласовите струни, така и от околните органи. Това означава, че когато говорите, част от речта е като кашлица, както и обратното. Тоест, нещата, които ние разбираме от говора, изкуственият интелект може да разпознае дори само от нечие кашляне, включително пол, майчин език и дори емоционално състояние", разказва ученият.
През април екипът успява да събере възможно най-много записи на кашлица, включително от пациенти с COVID-19.
Те създават и уебсайт, където хората могат да записват и да качват своята кашлица чрез мобилен телефон или друго устройство. Участниците попълват и анкета за симптомите, които изпитват, независимо дали имат коронавирус, или не. Те също така могат да отбележат своя пол, географско местоположение и роден език.
Към днешна дата изследователите са събрали над 70 000 записа, всеки от които съдържа по няколко кашлици, възлизащи на около 200 000 аудиопроби, за които Субирана казва, че е "най-големият набор от подобни данни, който познаваме".
Около 2500 записа са представени от хора, за които е потвърдено, че имат COVID-19, включително и без симптоми.
Изненадващо, както изследователите пишат в статията си, усилията им разкриват "поразително сходство между разпознаването на Алцхаймер и COVID-19".
С две думи: приложението разпознава с изключителна точност биомаркерите, характерни за вируса.
И все пак Субирана подчертава нещо важно: моделът не е предназначен да диагностицира на какво точно се дължи кашлицата при симптоматичните хора - дали на коронавирус, астма или настинка.
По-скоро той има за цел да разграничи кашлицата на хората без симптоми от тази на здравите хора.
За момента екипът работи с компания, която има за цел да разработи безплатно приложение, базирано на този модел.
Както те пишат в доклада си, "пандемиите могат да останат в миналото, ако инструментите за предварителна проверка непрекъснато се подобряват".
Що се отнася до по-далечното бъдеще, те вярват, че един ден навсякъде ще има интелигентни високоговорители, които ще "слушат" хората и ще ги предупреждават навременно за риска от заболяване.
