Как искусственный интеллект может замедлить распространение COVID-19

Как искусственный интеллект может замедлить распространение COVID-19

Как искусственный интеллект может замедлить распространение COVID-19

Новый подход к тестированию на COVID-19 в Греции дал обнадеживающие результаты. Технология, названная Eva, динамически использовала результаты взятых на границе тестов на COVID-19 для обнаружения и ограничения въезда бессимптомных больных из числа международных пассажиров в период с августа по ноябрь 2020 года, что помогло снизить в стране количество случаев заболевания и смертей.

Выводы проекта объясняются в статье под названием «Развертывание системы искусственного интеллекта для тестирования на COVID-19 на границе с Грецией», авторами которого являются Хамса Бастани, профессор и аффилированный преподаватель аналитики Wharton; Кимон Дракопулос и Вишал Гупта из Университета Южной Калифорнии; Джон Влахогианнис из инвестиционной консалтинговой компании Agent Risk; Христос Хаджикристодулу из Фессалийского университета и Пагона Лагиу, Гкикас Маджоркинис, Димитриос Параскевис и Сотириос Циодрас из Афинского университета.

Анализ показал, что Eva в среднем выявляла в 1,85 раза больше бессимптомных, но инфицированных путешественников, чем это было бы при обычном случайном тестировании. Во время пикового сезона путешествий в августе и сентябре уровень выявления инфекции был в два-четыре раза выше, чем при случайном тестировании.

«Наша работа открывает путь к использованию [искусственного интеллекта] и данных в реальном времени для достижения таких целей общественного здравоохранения, как пограничный контроль во время пандемии», - говорится в статье. С быстрым распространением нового штамма коронавируса Eva также обещает максимально эффективно использовать перегруженные инфраструктуры тестирования в большинстве стран.

«Основная проблема заключалась в том, сможем ли мы проводить тесты более разумным способом с динамическим наблюдением для выявления большего числа инфицированных путешественников при учете фиксированного бюджета на тест-системы», - сказала Бастани. Одна из самых серьезных проблем, с которыми сталкиваются правительства при борьбе с COVID-19, - это неспособность инфраструктуры тестирования на национальных границах реально проверять каждого прибывающего пассажира. Такое тестирование окажется дорогим и долгим, поэтому большинство стран проверяют на COVID-19 либо пассажиров, прибывающих из определенных стран, либо проводят выборочное тестирование.

Eva также позволила Греции определять дату начала очередного всплеска заражения COVID-19 в среднем на девять дней раньше, чем это было бы возможно с помощью алгоритмов на основе машинного обучения с использованием только общедоступных данных.

Базовая технология Eva - это алгоритм «контекстного бандита», структура машинного обучения, построенная для «последовательного принятия решений» с учетом различных практических задач, таких, как изменяющаяся во времени информация и бюджеты на тестирование, зависящие от аэропорта, пояснила Бастани. Алгоритм обеспечивает баланс между необходимостью поддерживать качество оценки распространенности COVID-19 в разных странах и распределением ограниченных результатов тестирования для выявления вероятных инфицированных путешественников. Eva - первый пример применения этой технологии для решения проблем общественного здравоохранения, хотя такие алгоритмы нашли применение в онлайн-рекламе и A/B-тестировании, добавила она.

Преодоление проблем с данными

Eva - это шаг вперед по сравнению с традиционной политикой пограничного контроля, поскольку она не полагается на официальные отчеты, у которых есть ряд проблем.

Официальные отчеты имеют «низкое качество» главным образом потому, что разные страны используют разные протоколы отчетности и стратегии тестирования. Ресурсы по тестированию обычно сосредотачиваются на пациентах с симптомами, но итоговый коэффициент распространенности может не отражать бессимптомных носителей, которые, вероятно, будут путешествовать. По словам Бастани, из-за плохой инфраструктуры часто возникает задержка с отчетностью. «На основе данных, которые мы активно собираем на границах, мы можем сказать, что число случаев COVID в стране обычно увеличивается за девять дней до того, как вы увидите это в официальных данных».

«Тестирование обычно нацелено на людей с симптомами, а не на бессимптомных носителей», - сказала Бастани в интервью радиошоу Wharton Business Daily на SiriusXM в июле прошлого года, когда развертывание системы в Греции только начиналось. «Вы можете себе представить, что у прибывающих туристов, вероятно, нет симптомов». Это подчеркивает важность того, чтобы использовать данные, которые точно отражают распространенность бессимптомных путешественников COVID-19 в разных странах, а не полагаться на официальные отчеты.

Алгоритм Eva преодолевает низкое качество официальных данных за счет динамического сбора результатов тестирования на границе с Грецией, тем самым игнорируя качество оценки распространенности вируса в каждой стране. «Адаптивно скорректировав пограничную политику девятью днями ранее, Eva предотвратила прибытие дополнительных зараженных путешественников», - отмечается в документе по результатам использования системы в Греции. «Это долгий срок, в течение которого многие люди из группы высокого риска, вероятно, приехали бы и заразили других граждан», - сказала Бастани.

По словам Бастани, в политике пограничного контроля обычно используются официальные данные, но они часто ненадежны и непоследовательны по странам. Несоответствия возникают из-за цензурирования данных тестирования в некоторых странах и даже из-за различных определений смерти от COVID-19, добавила она. В качестве примера некорректных данных она указала на недавнюю недооценку смертей от COVID-19 в домах престарелых в Нью-Йорке. «Эта проблема усугубляется, когда вы сравниваете количество смертей в разных странах, потому что в некоторых местах они фиксируются очень точно, а в других - нет».

Греция стала первой страной, разработавшей пограничный контроль на основе метода динамического случайного наблюдения, который использует Eva. Модель определяет инфраструктуру, необходимую для сбора результатов тестирования COVID-19, используя эти результаты для формирования оценок и предложении будущих решений по тестированию в цикле динамической обратной связи.

При использовании модели Eva Греция требовала, чтобы каждый человек или семья, планирующая въезд в страну, за 24 часа до прибытия заполняла оцифрованную «форму поиска пассажиров», где они предоставляли бы некоторую базовую информацию о себе, например о других странах, которые они посетили в прошлом году. Все, кто отправил эти формы, получили QR-код, позволяющий их отслеживать. Алгоритм Eva обрабатывает информацию в формах, чтобы определить тех, кому нужно пройти тестирование на COVID-19. Органы пограничного контроля Греции обрабатывали в среднем 38 500 форм каждый день; около 18% из тех, кто отправил формы, в конечном итоге на границу не являлись.

Как сдержать COVID-19

По словам Бастани, целевое тестирование Eva, которое позволило разработать адаптивную политику пограничного контроля, помогло Греции сохранять «очень низкое количество случаев заболевания почти все лето». Она отметила, что страна смогла сохранить определенную экономическую активность, в отличие от многих других, которым пришлось почти полностью остановить экономики. Греция ввела вторую блокировку и ограничения на поездки в ноябре после всплеска случаев COVID-19.

Правительство Греции признало достижения Eva на пресс-конференции в июле прошлого года. «Система искусственного интеллекта, разработанная Бастани, Дракопулосом, Гуптой и Влахогианнисом, была полезна как для подготовки к открытию страны для туристов со всего мира, так и для обеспечения гибкости в принятии решений относительно нашей стратегии по COVID-19», - сказал Никос Хардалиас, заместитель министра гражданской защиты Греции и заместитель министра по кризисному управлению, который возглавляет Целевую группу по реагированию на COVID-19 в стране.

Бесплатная технология

Eva - это технология с открытым исходным кодом, а это означает, что Бастани и ее команда бесплатно предоставят ее любой стране, которая этого захочет. Они сделали презентации для целевых групп COVID в нескольких странах Европейского Союза. Адаптация его для других стран потребует разработки форм поиска пассажиров, подходящих для различных иммиграционных процессов, и использования дополнительных ресурсов, таких как испытательные лаборатории.

Бастани настоятельно рекомендовал правительствам собирать личные данные, такие как те, которые генерируются формами определения местонахождения пассажиров, используемыми при развертывании Eva в Греции, и настраивать их в соответствии с их конкретными ситуациями. «Ни одна страна не должна полагаться только на официальные данные; они должны активно следить за тем, кто прибывает к их границам, тестировать хотя бы часть из них и использовать эту информацию для принятия обоснованных решений о пограничном контроле», - сказала она. «Тем не менее, если у страны нет на это ресурсов, вероятно, лучше использовать политику, скопированную у других стран, а не полагаться только на официальные данные».

Бастани и ее коллеги дорабатывают Eva, чтобы включать в нее больше информации о пассажирах, чем они использовали при развертывании системы в Греции. Общие правила защиты данных в Европе ограничивают информацию, которую может использовать Eva, только анонимными и агрегированными данными с узкой демографической информацией. По словам Бастани, другие страны с менее строгими правилами защиты данных могут собирать более широкий спектр информации, например о роде занятий. «Мы знаем, что одни профессии несут гораздо более высокий риск заболевания COVID-19, чем другие».

Eva также можно обучить объединению пулов для смягчения ограничений, с которыми сталкиваются лаборатории тестирования, добавила она. Она объяснила, что перегруженные лаборатории могут делиться своими образцами с другими лабораториями, у которых в данный момент времени могут быть свободные мощности. Она добавила, что почти таким же образом Ева может использовать динамические данные для определения оптимального количества персонала в лабораториях и других местах инфраструктуры тестирования.

Оценить статью
(0)