COVID-19
2020 ha sido un año extraño con el virus Covid-19. Técnicos médicos y científicos de todo el mundo están tratando de encontrar una vacuna y contenerla. Esto no es solo importante para la vida humana, sino para negocios y el impacto que ha tenido a nivel mundial.
COVID-19
De acuerdo a Coronavstats al 21 de septiembre de 2020 en el Reino Unido, actualmente había 398,625 infecciones totales y un recuento de muertes de 41,788. La tasa de mortalidad actual de poco más del 10% del total de casos es alarmante. Se ha establecido que la propagación es exponencial. Por lo tanto, la contención es vital, en el mundo de la tecnología, la IA se utiliza para ayudar en el descubrimiento y la contención de vacunas. La IA se puede utilizar para encontrar las vacunas adecuadas más rápidamente mediante el análisis de las anteriores basadas en estructuras proteicas similares de la infección y la propagación.
Los centros de salud utilizan cada vez más la Inteligencia Artificial. Los sistemas de escaneo de rayos X de tórax pueden detectar automáticamente el virus y hacer uso del reconocimiento de imágenes utilizando capacidades de inteligencia artificial. La IA ofrece un procesamiento mucho más rápido. Luego, los reguladores y las agencias gubernamentales recopilan los datos y los ponen a disposición en múltiples entidades. Los investigadores y microbiólogos utilizan esos datos y otros datos para crear mejores medicamentos analizando el impacto de los medicamentos e identificando el virus y otras bacterias, como Médicos Sin Fronteras.
Médecins Sans Frontières y Tenserflow Lite
TensorFlow
Un ejemplo del uso potencial de la IA para encontrar una vacuna se puede encontrar en la investigación médica actual sobre identificación de bacterias como se ve en este Video de Youtube . Médecins Sans Frontières es una organización benéfica que brinda atención médica en todo el mundo y prescribe una gama de antibióticos en más de 70 países. Han descubierto que un número cada vez mayor de pacientes está infectado con bacterias multirresistentes. Es posible que se pueda usar el mismo concepto para Covid-19, en su uso de IA, y Googles TensorFlow. TensorFlow es la oferta de IA gratuita y de código abierto de Google y, TensorFlow Lite (utilizado por Médecins Sans Frontières), la versión móvil está disponible para descargar en iOS y Android.
Lo que Médicos Sin Fronteras descubrió es que los pacientes a menudo reciben los antibióticos equivocados, debido a la incapacidad de identificar exactamente el virus exacto con el que un paciente puede estar infectado. Usan TensorFlow para ayudar a identificar los antibióticos correctos para sus pacientes.
Esto plantea varios desafíos. Para identificar las bacterias, se necesitan múltiples pruebas para saber con qué tipo de bacteria están tratando. Hay un paso adicional que consiste en interpretar los resultados en muchos de los países donde opera Médecins Sans Frontières. Desafortunadamente, no hay suficiente personal de microbiólogos con experiencia para hacer estas interpretaciones. La IA podría ser una solución potencial a este problema, ya que en lugar de reemplazar al personal de microbiólogos, ayudan al personal existente a interpretar las pruebas de diagnóstico en un período de tiempo más corto, mediante el uso de TensorFlow lite, que está disponible en una variedad de teléfonos móviles, en todas sus clínicas. . La aplicación no necesita estar en línea, por lo que se puede utilizar en áreas con poca señal.
TensorFlow usa visión por computadora y aprendizaje automático usando Python para detectar interacciones entre bacterias y antibióticos, usando únicamente una imagen de la placa de Petri. Como resultado del uso de esta tecnología, Médicos Sin Fronteras logró entrenar un modelo de pruebas en cuestión de días. También demostró ser sorprendentemente rápido y fácil de lograr. Han desarrollado un prototipo, con el objetivo de hacer que las pruebas de diagnóstico estén disponibles, sean fáciles y asequibles en todo el mundo. Esta aplicación podría cambiar las reglas del juego para ayudar a millones de personas en todo el mundo, especialmente si se puede adaptar en la búsqueda de una vacuna para Covid-19, así como para muchas otras enfermedades. También puede ayudar a brindar asesoramiento sobre las mejores prácticas de gestión.
Funciona mediante la detección de objetos, utilizando imágenes previamente anotadas, de bacterias patógenas y realizando comparaciones con una fotografía de una placa de Petri. Puede hacer predicciones en menos de un segundo. La belleza del sistema que ofrece TensorFlow es que, en lugar de tener que escribir miles de líneas de código, existe una biblioteca de funciones que permiten la construcción de diferentes arquitecturas, en mucho menos tiempo. Puede encoger estas redes rurales, para poder caber en un dispositivo móvil. La participación humana es fundamental para el proceso. Puede pasar por cientos de millones de imágenes muy rápidamente y se puede adaptar para crear diferentes tipos de redes neuronales.
En la búsqueda de una vacuna para Covid-19, la estrategia utilizada por Médicos Sin Fronteras podría ser un buen punto de partida en el uso de la IA utilizando TenserFlow.
Ejemplo de TensorFlow Lite en Android
TensorFlow te permite ejecutar modelos de aprendizaje automático en dispositivos móviles con baja latencia rápidamente, para que puedas realizar clasificaciones sin la necesidad de realizar llamadas de red repetidas a un servidor. Está disponible en Android e iOS a través de una API de C ++. Hay un contenedor de Java para dispositivos Android que puede admitirlo. El intérprete utiliza la API de redes neuronales de Android para la aceleración de hardware.
La aplicación está construida utilizando un modelo de red móvil. Las redes móviles son pequeñas y consumen poca energía. Los modelos pueden diseñarse para cumplir con varios casos de uso, como la detección de objetos, como varios tipos de plantas o árboles. Proporciona una clasificación detallada. Hay varios modelos pre-entrenados disponibles para trabajar.
Cuando trabaje por primera vez con TensorFlow lite, se recomienda que trabaje con estos modelos prediseñados. Sin embargo, TensorFlow Lite aún no es compatible con todas las funciones de TensorFlow en toda regla.
Para usar TensorFlow en dispositivos móviles, debe incluir las bibliotecas lite de TensorFlow. Esto se logra editando el archivo gradle de compilaciones para asegurarse de incluirlos. El siguiente paso es importar un intérprete de TensorFlow. El intérprete carga un modelo y le permite ejecutarlo proporcionándole un conjunto de entradas. TensorFlow lite ejecuta el modelo y escribe los resultados. Es un proceso simple, aunque la tecnología detrás de él es compleja.
El modelo debe almacenarse en los activos de la aplicación. El código leerá el modelo directamente desde allí, aunque se puede cargar un modelo desde cualquier lugar. Una vez que se carga el modelo, se puede crear una instancia de un intérprete.
En el caso de la investigación médica, la aplicación lee los fotogramas de la cámara y los convierte en imágenes. Estas imágenes (en el caso de Médecins Sans Frontières, una placa de Petri) se utilizan como entradas para el modelo, que genera valores de retorno. Estos valores son un índice de la etiqueta apropiada (en este caso, identificación de bacterias), y las miles de imágenes anotadas preparadas previamente coincidirían con esa etiqueta.
Puede obtener más información sobre cómo entrenar modelos de TensorFlow en este vídeo guía para ejecutar modelos de TensorFlow en Android.
Detección de Covid-19 mediante UiPath Fabric
Radiografía de pecho
UiPath es una empresa especializada en soluciones de IA para la automatización. Investigadores de la Universidad de Waterloo y Darwin han utilizado UiPath Fabric, que es una iniciativa de código abierto, para diseñar un modelo de red neuronal para detectar casos de COVID-19, utilizando imágenes de rayos X de tórax. El modelo se entrenó en un conjunto de datos disponible públicamente que consta de 76 imágenes de pacientes con covid 19 como se ilustra en este video de You Tube.
El flujo de trabajo es simple y consta de un archivo y una imagen de rayos X. Estos se envían al modelo de aprendizaje automático que genera los resultados. La aplicación solicita una imagen. Esto es todo lo que necesita para entrenar el modelo de personas sin enfermedad y para distinguir entre personas con neumonía y personas con COVID-19. El resultado es un resultado de clasificación de aprendizaje automático.
Entonces, para cualquier radiografía de tórax o imagen de tomografía computarizada, el software proporciona una predicción de que la imagen proviene de un paciente con Covid-19. En esta etapa de la investigación, no es una versión de producción, sino un experimento preliminar.
La IA se utiliza para ayudar en la investigación para contener Covid-19 y posiblemente para descubrir un virus. Las aplicaciones móviles, como TensorFlow Lite, pueden verificar si una persona tiene el virus ingresando alguna entrada del usuario, obteniendo algunos datos automáticamente sobre su ubicación y calificándolos según un grado de riesgo. Puede imaginar una situación en la que si siempre se conoce la ubicación móvil de un paciente confirmado, el gobierno puede alertar a las personas que han estado en contacto con dicha persona. Esto se conoce como 'Seguimiento y localización'.
Bert , otra iniciativa de inteligencia artificial de Google, se está aplicando a este vasto conjunto de datos para extraer información útil sobre el virus mediante el procesamiento del lenguaje natural (NLP). La PNL se puede utilizar para comprender la estructura de las proteínas y para desarrollar posibles vacunas más rápidamente, lo que incluye proporcionar información sobre las áreas donde las personas se ven afectadas.
Esto también debería ayudar a los microbiólogos a comprender las opciones de tratamiento, considerar cualquier efecto adverso y determinar la dosis correcta. Bert observa palabras y oraciones en ambas direcciones, de izquierda a derecha y de derecha o izquierda para que puedan entender e identificar palabras particulares en un contexto completo. Entonces, con una combinación de modelos de IA, como TensorFlow y Bert para el procesamiento del lenguaje natural para ayudar a los microbiólogos, tal vez una vacuna para Covid-19 no esté muy lejos, pero aún es un trabajo en progreso. La IA está resultando útil, como han demostrado estos ejemplos, para proporcionar una solución a una posible vacuna Covid-19 y capacidad de seguimiento.
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