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A IA em Tempos de Coronavírus

By 30 de março de 2020 Colunas, TI e Inovação

Novos tempos na pesquisa de medicamentos no mundo e no Brasil … o Governo brasileiro anunciou no final de março de 2020 que quer apoiar a utilização da Inteligência Artificial (IA) [1] na escolha de moléculas para desenvolver novos medicamentos para o Coronavírus através de chamadas do MCTIC e FINEP [1.1]. O movimento para estimular o uso de IA no desenvolvimento de novos medicamentos no mundo começou em 2016 [1.2]. Atualmente já temos 43 farmacêuticas envolvidas nesse movimento pois eles querem muito reduzir os custos operacionais e acelerar os processos de produção [1.3].

A disseminação do coronavírus COVID-19 é uma situação fluida, que muda a cada dia e até a cada hora. A crescente emergência mundial de saúde pública está ameaçando vidas, mas também está afetando as empresas [2] e interrompendo as viagens ao redor do mundo. A OCDE alerta que o coronavírus COVID-19 pode reduzir pela metade o crescimento econômico global [3] e o impacto da pandemia na saúde está sendo – e será – brutal pelo número de infectados e óbitos [4].

Não é claro ainda como o coronavírus COVID-19 afetará a maneira como vivemos e trabalhamos (e como vamos viver e vamos trabalhar no futuro) porque é uma doença nova – altamente contagiosa e com alto poder de infecção – que se espalha pelo mundo pela primeira vez, mas nos parece que a IA pode ajudar muito a combater o vírus e seu impacto econômico. Especialistas já sinalizam a chegada de uma grande recessão mundial [5] e uma nova organização geopolítica entre as grandes nações [6].

Um relatório da Organização Mundial da Saúde (OMS) divulgado em fevereiro de 2020 disse que a IA e o “big data” foram uma parte essencial da resposta à doença na China [7]. A China está bastante avançada na utilização da IA em diversas aplicações relacionadas a pandemia do coronavírus COVID-19 tais como: (a) verificar se pessoas sadias estão viajando no mesmo trem ou avião que pessoas enfermas do COVID-19; (b) sistemas de reconhecimento facial e de reconhecimento de raios infravermelho para identificação e para medir a temperatura das pessoas, entre outras aplicações [8].

Abaixo temos algumas maneiras pelas quais as pessoas estão recorrendo às soluções de IA, em particular para detectar ou combater ao coronavírus COVID-19, a saber:

(1) Manipulação de Dados e Diagnóstico

Pesquisadores e engenheiros estão utilizando a técnica de aprendizagem de máquina (“machine learning” [9]) para compilar conjuntos de dados e construir algoritmos para ajudar aos médicos a procurar sinais da doença [10];

(2) Sistemas de Rastreamento

Os sistemas de IA podem ajudar a impedir a disseminação do surto de coronavírus COVID-19 com o técnicas de “machine learning” para rastrear os surtos em mídias sociais e notícias online, sistemas de visão computacional para rastrear pessoas em postos de controle e em centros de viagens, robôs para

entrega sem contato físico e algoritmos para descobrir novos tratamentos com medicamentos [11];

(3) Tomografia para acelerar diagnóstico

Embora os testes laboratoriais patogênicos sejam considerados o padrão “ouro” para o diagnóstico do coronavírus COVID-19, eles levam muito mais tempo e pode gerar resultados falso-positivos. A epidemia atual levou empresas e pesquisadores a encontrar maneiras mais eficientes de lidar com a enorme demanda por diagnóstico. “Você só pode controlar um surto pandêmico se puder testá-lo! Nessa direção, mais e mais empresas e pesquisadores na China estão lançando sistemas baseados na tecnologia de IA que podem processar centenas de imagens de tomografia computadorizada em segundos para acelerar o diagnóstico do COVID-19 e ajudar na sua contenção [12];

(4) Vigilância na Pandemia

As autoridades de saúde britânicas estão usando um algoritmo, semelhante ao usado na China para fins de vigilância, para alertar pessoas que entraram em contato com pessoas conhecidas por terem coronavírus [13];

(5) Robôs Desinfectantes

Com a evolução do coronavírus para um estado de pandemia aumenta o interesse da utilização de robôs em diversas atividades relacionadas a doença. A empresa dinamarquesa UVD Robots [14] afirmou em fevereiro de 2020 ter firmado um acordo com a Sunay Healthcare Supply para distribuir seus robôs na China. Os robôs da UVD circulam pelas instalações de saúde, espalhando luz UV (ultravioleta) para desinfetar salas contaminadas por vírus ou bactérias.

As soluções robóticas são importantes para automatizar processos, como também, permitem limitar a exposição da equipe médica nas suas tarefas hospitalares.

A XAG Robot também está implantando robôs e drones para desinfetar ambientes em Guangzhou na China [15].

(6) Medição de Febre

Um aspecto muito importante na monitoração da pandemia é medir a febre das pessoas. E quanto mais for possível automatizar esse processo é importante. É aqui então que entra também a tecnologia de IA.

Uma maneira da IA detectar o coronavírus é utilizando câmeras equipadas com sensores térmicos.

Um hospital e um centro de saúde pública da Cingapura está realizando verificações de temperatura em tempo real, graças à startup KroniKare, com um smartphone e um sensor térmico [16-17].

Um sistema de IA desenvolvido pela empresa chinesa de tecnologia Baidu que usa um sensor de infravermelho e a tecnologia de IA para medir a temperatura das pessoas já está em uso na Estação Ferroviária Qinghe de Pequim [18].

A abordagem da Baidu combina a visão por computador e raios infravermelhos para detectar a temperatura em tempo real na testa de até 200 pessoas por minuto, com uma precisão de 0,5 graus Celsius. O sistema alerta as autoridades quando detecta uma pessoa com temperatura acima de 37,3 graus Celsius (99,1 graus Fahrenheit), já que a febre é um sinal revelador de coronavírus.

(7) Rastreamento do Vírus

A startup canadense, a BlueDot, detectou o surgimento de altas taxas de pneumonia na China nove dias antes da Organização Mundial da Saúde. A BlueDot foi fundada como resposta à epidemia de SARS. Ela usa o processamento de linguagem natural (NLP) para vasculhar textos de centenas de milhares de fontes com o objetivo de buscar notícias e declarações públicas sobre a saúde de seres humanos ou animais [19].

A Metabiota de São Francisco (Califórnia), uma empresa que trabalha com o Departamento de Defesa dos EUA e agências de inteligência, estima o risco de uma doença se espalhar. Baseia suas previsões em fatores como sintomas da doença, taxa de mortalidade e disponibilidade de tratamento [20].

(8) “Deep Learning” para detecção do vírus

Como vimos acima a OMS utilizou IA e Big Data para monitorar a epidemia de coronavírus na China.

Acadêmicos, pesquisadores e profissionais de saúde também estão começando a ampliar a utilização de outras formas de IA.

Os pesquisadores do Hospital Renmin da Universidade de Wuhan, da Wuhan EndoAngel Medical Technology Company e da Universidade de Geociências da China compartilharam trabalhos sobre o uso da técnica de “deep learning” (Aprendizado Profundo) [21] que detectaram o COVID-19 com um grau de 95% de precisão. O modelo foi treinado com tomografias computadorizadas de 51 pacientes com pneumonia por COVID-19 confirmada em laboratório e mais de 45.000 imagens anonimizadas [22].

O modelo de “deep learning” mostrou um desempenho comparável ao dos radiologistas especialistas e melhorou a eficiência dos deles na prática clínica. O modelo de IA tem um grande potencial para aliviar a pressão dos radiologistas da linha de frente, melhorar o diagnóstico, o isolamento e o tratamento precoces e, assim, contribuir para o controle da epidemia.

Os pesquisadores dizem que o modelo de IA pode diminuir o tempo de confirmação das tomografias em 65%. Esforços semelhantes estão ocorrendo em outros lugares, o modelo de “machine learning” da Infervision, treinado com centenas de milhares de tomografias, está detectando coronavírus no Hospital Zhongnan em Wuhan [23].

(9) A IA vai predizer a sobrevivência de casos de pacientes graves com o COVID-19

O Hospital Tongji em Wuhan na China está usando dados clínicos dos pacientes para alimentar um novo sistema para prever taxas de sobrevivência com mais de 90% de precisão [24].

O trabalho foi realizado por pesquisadores da Escola de Inteligência Artificial e Automação, além de outros departamentos da Universidade de Ciência e Tecnologia Huazhong, na China.

Os coautores dizem que hoje a estimativa de sobrevida do coronavírus pode extrair mais de 300 resultados clínicos ou laboratoriais, mas sua abordagem considera apenas resultados relacionados à “desidrogenase” lática (LDH), linfócitos e proteína C reativa de alta sensibilidade (hsCRP).

O governo chinês também está utilizando Redes Neurais Convolucionais (CNN) [25] para classificar os conjuntos de dados de imagens de Tomografia Computadorizada para calcular a probabilidade de infecção pelo COVID-19. Em resultados preliminares, os pesquisadores afirmam que o modelo é capaz de prever a diferença entre COVID-19, pneumonia viral influenza A e casos saudáveis com 86,7% de precisão [26].

O modelo de “deep learning” convolucional é treinado com tomografias computadorizadas de pacientes com influenza, pacientes com COVID-19 e pessoas saudáveis de três hospitais em Wuhan, incluindo 219 imagens de 110 pacientes com COVID-19.

Como o surto do coronavírus está se espalhando muito rapidamente, os profissionais da linha de frente do atendimento precisam de ferramentas para ajudá-los a identificar e tratar as pessoas afetadas com a mesma velocidade da pandemia. Isso é fundamental. As ferramentas também precisam ser precisas. Dessa forma, não é de se surpreender que já existam diversas soluções baseadas na tecnologia de IA implantadas na “batalha” contra esse impressionante surto e é quase uma certeza que muito mais ainda virão do setor público e privado.

Finalmente, gostaríamos de destacar um ponto importante da pandemia que está associado com os direitos dos cidadãos.

Em tempos do impactante surto do coronavírus nós temos que tomar cuidado em garantir as liberdades individuais dos cidadãos e assegurar a privacidade deles.

Segundo o cientista político Thomas Hobbes [27] argumentou que em tempos de ameaças persistentes, os cidadãos se voltariam para um poder soberano, um Leviatã, para nos proteger uns dos outros. Nós renderíamos nossos direitos e liberdades a um poder absoluto!

Quais aspectos da nossa resposta a emergências que se tornarão parte da nossa vida cotidiana? Serão eles mais fortes que os poderes de vigilância por parte do Estado?

Com o surto do coronavírus, parte da população começa a sinalizar preocupação com as liberdades individuais dos cidadãos!

Na Coréia do Sul [28], as agências governamentais estão utilizando imagens de câmeras de vigilância, dados de localização de smartphones e registros de compras com cartão de crédito para ajudar a rastrear os movimentos recentes de pacientes com coronavírus e estabelecer cadeias de transmissão de vírus.

Em Israel [28], a agência de segurança interna do país está pronta para começar a usar um cache de dados de localização de telefones celulares – originalmente destinados a operações de contraterrorismo – para tentar identificar os cidadãos que podem ter sido expostos ao vírus.

Os países que melhor responderam, pelo menos do ponto de vista da saúde pública, ao Covid-19 podem ser apresentados como aqueles onde a liberdade fica nos tornozelos do Leviatã. Cingapura e China organizaram excelentes respostas. De acordo com o Freedom Index [29] da Freedom House, eles pontuam 50 e 10, respectivamente. (Os Estados Unidos pontuam bem acima de 86, mas abaixo da Grécia e do Chile.)

Mas não devemos ignorar o desempenho de Taiwan e da Coréia do Sul contra o vírus. No entanto, eles mantêm liberdades muito maiores do que Cingapura e China. De acordo com o Freedom Index da Freedom House (uma avaliação necessariamente limitada da liberdade política), eles pontuam 93 e 83, respectivamente.

Adicionalmente. o professor e historiador israelense Yuval Noah Harari analisa como será o mundo no futuro depois da pandemia do coronavírus [30].

Referências:

[1] Artificial Intelligence, Wikipedia

[1.1] Ministério da Ciência anuncia investimento de R$100 milhões para pesquisas sobre o novo coronavírus, Correio do Lago, 28.mar.2020

[1.2] Creating New Drugs, Faster: How AI Promises to Speed Drug Development

[1.3] 43 Pharma Companies Using Artificial Intelligence in Drug Discovery

[2] Coronavirus: G7 finance ministers ‘ready to tackle economic hit’, BBC News, 03.mar.2020

[3] Coronavirus escalation could cut global economic growth in half – OECD, The Guardian, 02.mar.2020

[4] Financial Times, Coronavirus tracked: the latest figures as the pandemic spreads | Free to read, Financial Times (updated everyday)

[5] This Is Not a Recession. It’s an Ice Age, The Atlantic, 20.mar.2020

[6] The Coronavirus Could Reshape Global Order, Foreign Affairs, 20.mar.2020

[7] Report of the WHO-China Joint Mission on Coronavirus Disease 2019 (COVID-19), OMS, 24.feb.2020 [PDF]
[8] How China is Using Big Data and Artificial Intelligence to Fight Coronavirus, PROS, 16.mar.2020

[9] Computer Scientists Are Building Algorithms to Tackle COVID-19, OneZero, 13.mar.2020

[10] Machine Learning, Wikipedia

[11] Why AI might be the most effective weapon we have to fight COVID-19, The Next Web, 21.mar.2020

[12] China uses AI in medical imaging to speed up COVID-19 diagnosis, BioWorld, 05.mar.2020

[13] Translating a Surveillance Tool into a Virus Tracker for Democracies, The New York Times, 19.mar.2020

[14] China Buys Danish Robots to Fight Coronavirus, Yahoo Finance, 19.feb.2020

[15] COVID-19 pandemic prompts more robot usage worldwide, The Robot Report, 18.mar.2020

[16] KroniKare 

[17] How Singapore built an AI temperature tool in two weeks, GovInsider, 14.feb.2020

[18] How Baidu is bringing AI to the fight against coronavirus, MIT Technology Review, 11.mar.2020

[19] Referências do Google sobre “BlueDot coronavírus

[20] 8 inovações que estão ajudando a controlar o coronavírus pelo mundo, Whow, 16.mar.2020

[21] Deep Learning, Wikipedia

[22] Deep learning-based model for detecting 2019 novel coronavirus pneumonia on 2 high-resolution computed tomography: a prospective study, merrvix, March 2020 [PDF]
[23] Chinese Hospitals Deploy AI to Help Diagnose Covid-19, Wired, 26.feb.2020

[24] Prediction of criticality in patients with severe Covid-19 infection using three clinical features: a machine learning-based prognostic model with clinical data in Wuhan, medRxiv, 18.mar.2020

[25] Convolutional Neural Network, Wikipedia

[26] Deep Learning System to Screen Coronavirus Disease 2019 Pneumonia, arXiv.org, 21.feb.2020

[27] Thomas Hobbes, Wikipedia

[28] As Coronavirus Surveillance Escalates, Personal Privacy Plummets, The New York Times, 23.mar.2020

[29] Freedom Index da Freedom House

[30] Yuval Noah Harari: the world after coronavirus | Free to read, Financial Times, 20.mar.2020

Eduardo Prado

About Eduardo Prado

Eduardo Prado, Engenheiro (URFJ) e M. Sc (COPPE-UFRJ) escreve sobre tecnologia, inovação e novos negócios desde 2003. Atualmente é consultor de inovação e novos negócios em Mobilidade, Saúde e Big Data E-mail: eprado.sc@gmail.com Twitter: https://twitter.com/eprado_melo