Covid-19
2020 foi um ano estranho com o vírus Covid-19. Técnicos médicos e cientistas de todo o mundo estão tentando encontrar uma vacina e contê-la. Isso não é importante apenas para a vida humana, mas para negócios e o impacto, ele teve globalmente.
COVID-19
De acordo com Coronavstats em 21 de setembro de 2020 no Reino Unido, havia atualmente 398.625 infecções no total e uma contagem de mortes de 41.788. A atual taxa de mortalidade de pouco mais de 10% do total de casos é alarmante. Foi estabelecido que o spread é exponencial. Portanto, a contenção é vital, no mundo da tecnologia, a IA está sendo usada para auxiliar na descoberta e contenção de vacinas. A IA pode ser usada para encontrar as vacinas certas mais rapidamente, analisando as anteriores com base em estruturas de proteínas semelhantes da infecção e disseminação.
Os centros de saúde estão usando cada vez mais a Inteligência Artificial. Os sistemas de varredura de raios-X de tórax podem detectar automaticamente o vírus e fazer uso do reconhecimento de imagem usando recursos de IA. A IA oferece um processamento muito mais rápido. Reguladores e agências governamentais então coletam os dados e os disponibilizam para várias entidades. Pesquisadores e microbiologistas usam esses dados, e outros dados para criar melhores medicamentos, analisando o impacto dos medicamentos e identificando o vírus e outras bactérias, como Médicos Sem Fronteiras.
Médecins Sans Frontières e Tenserflow Lite
TensorFlow
Um exemplo do uso potencial de IA para encontrar uma vacina pode ser encontrado na pesquisa médica atual sobre a identificação de bactérias, como visto neste Vídeo do youtube . Médecins Sans Frontières é uma instituição de caridade que fornece assistência médica em todo o mundo, prescrevendo uma variedade de antibióticos em mais de 70 países. Eles descobriram que um número crescente de pacientes está infectado com bactérias multirresistentes. É possível que o mesmo conceito seja usado para Covid-19, em seu uso de IA e Google TensorFlow. TensorFlow é a oferta de IA gratuita e de código aberto do Google e, TensorFlow Lite (usado por Médecins Sans Frontières), a versão móvel está disponível para download no iOS e Android.
O que Médicos Sem Fronteiras descobriu é que os pacientes geralmente recebem antibióticos errados, devido à incapacidade de identificar exatamente o vírus com o qual um paciente pode estar infectado. Eles usam o TensorFlow para ajudar a identificar os antibióticos corretos para seus pacientes.
Isso traz vários desafios. Para identificar bactérias, vários testes são necessários para saber com que tipo de bactéria estão lidando. Há uma etapa adicional que consiste em interpretar os resultados em muitos dos países onde a Médecins Sans Frontières opera. Infelizmente, não há equipe de microbiologistas experientes o suficiente para fazer essas interpretações. A IA pode ser uma solução potencial para esse problema, pois, em vez de substituir a equipe do microbiologista, ela ajuda a equipe existente a interpretar os testes de diagnóstico em uma escala de tempo mais curta, usando o TensorFlow Lite, que está disponível em uma variedade de telefones celulares, em todas as suas clínicas . O aplicativo não precisa estar online, portanto pode ser usado em áreas de sinal fraco.
O TensorFlow usa visão computacional e aprendizado de máquina usando Python para detectar interações entre bactérias e antibióticos, usando apenas uma imagem da placa de Petri. Como resultado do uso desta tecnologia, Médecins Sans Frontières conseguiu treinar um modelo de teste em questão de dias. Também provou ser surpreendentemente rápido e fácil de alcançar. Eles desenvolveram um protótipo, com o objetivo de tornar os testes diagnósticos disponíveis, fáceis e acessíveis em todo o mundo. Esta aplicação pode ser uma virada de jogo na ajuda a milhões de pessoas em todo o mundo, especialmente se puder ser adaptada na busca por uma vacina para Covid-19, bem como inúmeras outras doenças. Também pode ajudar a fornecer conselhos sobre as melhores práticas de gestão.
Ele funciona por meio da detecção de objetos, usando imagens pré-anotadas, de bactérias da doença e fazendo comparações com uma fotografia de uma placa de Petri. É capaz de fazer previsões em menos de um segundo. A beleza do sistema que o TensorFlow oferece é que, em vez de ter que escrever milhares de linhas de código, há uma biblioteca de funções que permite a construção de diferentes arquiteturas, em muito menos tempo. Ele pode encolher essas redes rurais, para caber em um dispositivo móvel. A contribuição humana é crítica para o processo. Ele pode percorrer centenas de milhões de imagens muito rapidamente e pode ser adaptado para criar diferentes tipos de redes neurais.
Na busca por uma vacina para Covid-19, a estratégia usada por Médecins Sans Frontières pode ser um bom ponto de partida para o uso de IA usando TenserFlow.
TensorFlow Lite no Android Exemplo
O TensorFlow permite executar modelos de aprendizado de máquina em dispositivos móveis com baixa latência rapidamente, para que você possa realizar classificações sem a necessidade de fazer chamadas de rede repetidas para um servidor. Ele está disponível no Android e iOS por meio de uma API C ++. Existe um wrapper Java para dispositivos Android que pode suportá-lo. O intérprete usa a API de redes neurais Android para aceleração de hardware.
O aplicativo é desenvolvido usando um modelo de rede móvel. As redes móveis são pequenas e consomem pouca energia. Os modelos podem ser projetados para atender a vários casos de uso, como detecção de objetos, como vários tipos de plantas ou árvores. Ele fornece uma classificação refinada. Existem vários modelos pré-treinados disponíveis para trabalhar.
Ao trabalhar pela primeira vez com o TensorFlow Lite, é recomendável trabalhar com esses modelos pré-construídos. O TensorFlow Lite, no entanto, ainda não oferece suporte a todos os recursos do TensorFlow completo.
Para usar o TensorFlow em dispositivos móveis, você precisa incluir as bibliotecas do TensorFlow Lite. Isso é obtido editando seu arquivo gradle de builds para garantir que você os inclua. A próxima etapa é importar um intérprete do TensorFlow. O interpretador carrega um modelo e permite que você o execute fornecendo um conjunto de entradas. O TensorFlow Lite executa o modelo e grava as saídas. É um processo simples, embora a tecnologia por trás dele seja complexa.
O modelo deve ser armazenado nos ativos do aplicativo. O código então lerá o modelo diretamente de lá, embora um modelo possa ser carregado de qualquer lugar. Depois que o modelo é carregado, um interpretador pode ser instanciado.
No caso da pesquisa médica, o aplicativo lê frames da câmera e os transforma em imagens. Essas imagens (no caso de Médecins Sans Frontières, uma placa de Petri) são usadas como entradas para o modelo, que emite valores de retorno. Esses valores são um índice para o rótulo apropriado (neste caso, identificação de bactérias) e os milhares de imagens pré-preparadas e anotadas corresponderiam a esse rótulo.
Você pode descobrir mais sobre o treinamento de modelos do TensorFlow neste vídeo guia para executar modelos TensorFlow no Android.
Detecção de Covid-19 usando UiPath Fabric
Raio-x do tórax
A UiPath é uma empresa especializada em soluções de IA para automação. Pesquisadores da Universidade de Waterloo e Darwin usaram o UiPath Fabric, que é uma iniciativa de código aberto, para projetar um modelo de rede neural para detectar casos COVID-19, usando imagens de raios-X de tórax. O modelo foi treinado em um conjunto de dados publicamente disponível que consiste em 76 imagens de pacientes com covid 19 conforme ilustrado neste vídeo do You Tube.
O fluxo de trabalho é simples, consistindo em um arquivo e uma imagem de raio-X. Eles são enviados para o modelo de aprendizado de máquina que gera os resultados. O aplicativo solicita uma imagem. Isso é tudo que você precisa para treinar o modelo de pessoas sem doença e para distinguir entre pessoas com pneumonia e pessoas com COVID-19. A saída é um resultado de classificação de aprendizado de máquina.
Portanto, para qualquer imagem de raio-X ou tomografia computadorizada de tórax, o software fornece uma previsão de que a imagem vem de um paciente com Covid-19. Nesta etapa da pesquisa, não se trata de uma versão de produção, mas de um experimento preliminar.
A IA está sendo usada para auxiliar na pesquisa para conter o Covid-19 e, possivelmente, para descobrir um vírus. Aplicativos móveis, como o TensorFlow Lite, podem verificar se um indivíduo está infectado com o vírus, inserindo alguma entrada do usuário, obtendo alguns dados automaticamente sobre sua localização e classificando-os em um grau de risco. Você pode imaginar uma situação em que se a localização móvel de um paciente confirmado for sempre conhecida, o governo pode alertar as pessoas que estiveram em contato com essa pessoa. Isso é conhecido como “Track and Trace”.
Bert , outra iniciativa do Google AI, está sendo aplicada a esse vasto conjunto de dados para extrair informações úteis sobre o vírus, usando o Processamento de Linguagem Natural (PNL). A PNL pode ser usada para entender a estrutura da proteína e para desenvolver vacinas potenciais mais rapidamente, incluindo o fornecimento de informações sobre as áreas onde as pessoas são afetadas.
Isso também deve ajudar os microbiologistas a entender as opções de tratamento, considerando quaisquer efeitos adversos, e determinar a dosagem correta. Bert olha para palavras e frases de ambas as direções, da esquerda para a direita e da direita ou da esquerda, para que eles possam entender e identificar palavras específicas em um contexto completo. Portanto, com uma combinação de modelos de IA, como TensorFlow e Bert for Natural language processing para auxiliar os microbiologistas, talvez uma vacina para Covid-19 não esteja muito longe, mas ainda é um trabalho em andamento. A IA está se mostrando útil, como esses exemplos mostraram, para fornecer uma solução para uma possível vacina Covid-19 e capacidade de rastreamento.
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