Intelligenza Artificiale nella lotta al COVID-19

Intelligenza Artificiale e Covid-19. Quali gli aiuti che l’IA ha portato e continua a portare? Quali i vantaggi? In che modo e con quali applicazioni?
Nell’articolo che segue, a cura di Luigi Romano, si approfondiscono questi ed ulteriori aspetti.

Buona lettura!

la Redazione

Dal suo epicentro a Wuhan, capoluogo della provincia di Hubei nella Cina Centrale, il Coronavirus si è diffuso in tutto il mondo con un numero impressionante ed in continua crescita di più di 2 milioni di contagi e 140mila decessi, con l'Italia che conta già più di 22mila morti.

Ad accompagnare la tragica perdita di vite umane causata dal virus è l'impatto sull'economia globale. Si stima infatti, nella migliore delle ipotesi, un PIL mondiale a crescita zero per tutto il 2020 e che il rallentamento dell’economia globale avrà un costo di almeno 1 trilione di dollari.

Su un punto sono tutti concordi: l’impatto del danno del Coronavirus sull’economia mondiale dipenderà dalla rapidità delle messa in campo delle misure di contenimento del virus e dalla quantità  di soldi che verranno destinati per il sostegno dell’economia reale.

A complicare ulteriormente la risposta alla sfida per combattere il Covid 19 sono le aree di incertezza che circondano il virus stesso, in termini di diffusione e di come trattarlo per debellarlo. Il Covid 19 è infatti un nuovo virus subdolo, sconosciuto, di dubbie origini ed estremamente letale.

Un grande aiuto nella battaglia appena iniziata per gestire la crisi e sconfiggere il virus è quello offerto dall'Intelligenza Artificiale (IA) che dimostra ancora una volta la sua utilità e giustifica, certamente, l'investimento finanziario che la tecnologia ha richiesto per evolversi negli ultimi anni.

I progressi nell'applicazione dell'IA come ad esempio l'elaborazione del linguaggio naturale, il riconoscimento vocale, l'analisi dei dati (rectius di grandissime quantità di dati, i big data), l'apprendimento automatico (machine learning), l'apprendimento profondo (deep learning) ed altri come i chatbot (sw progettati per simulare conversazioni con esseri umani) ed il  riconoscimento facciale, sono stati utilizzati infatti non solo per la diagnosi del contagio da Covid19, ma anche per la tracciabilità delle persone contagiate e lo sviluppo del vaccino. Sin dall'inizio, l'intelligenza artificiale ha infatti, senza alcun dubbio, aiutato il controllo della pandemia di COVID-19 ed ha contribuito a frenare i suoi effetti peggiori.

Di seguito descriverò come l'IA sia stata finora implementata ed applicata come misura per arginare (e spero in futuro debellare completamente) il virus.

1. SORVEGLIANZA  DELLA MALATTIA
Con una malattia infettiva come COVID-19, la sorveglianza è cruciale. L'attività umana, in particolare gli spostamenti da un Paese all'altro, da una città ad un’altra , ma anche dalla propria casa al posto di lavoro, ad un parente o amico, è stata la responsabile della diffusione del virus nel mondo. 

L'algoritmo di IA della startup BlueDot, con sede in Canada, già il 30 dicembre 2019 aveva scovato un cluster inusuale di “focolaio di polmonite” nel mercato di Wuhan ed aveva segnalato e  tracciato la diffusione del virus più rapidamente rispetto all'OMS  ed al Centro per il controllo e la prevenzione delle malattie (CDC) degli USA. Nel prossimo futuro, una tecnologia come questa potrebbe essere pertanto utilizzata per prevedere il rischio di infezione zoonotica per l'uomo, prendendo in considerazione variabili come i cambiamenti climatici e l'attività umana. L'analisi combinata di dati personali, clinici, di viaggio e sociali tra cui la storia familiare e le abitudini di vita ottenute da fonti come i social media consentirebbe previsioni ancora più accurate e precise dei profili di rischio individuali e dei risultati sanitari. Sebbene possano sussistere preoccupazioni in merito alla potenziale violazione delle libertà civili delle persone, la regolamentazione a livello giuridico   che altre applicazioni dell'IA hanno già affrontato, relativamente per esempio alla privacy dei singoli individui, garantirà che questa tecnologia venga utilizzata in modo responsabile.

2. ASSISTENTI SANITARI VIRTUALI (CHATBOT) 
Il numero di casi COVID-19 ha dimostrato che i sistemi sanitari e le misure di risposta possono purtroppo essere sopraffatti. La società Stallion.AI, con sede in Canada, ha sfruttato le sue capacità di elaborazione del linguaggio naturale per creare un operatore sanitario virtuale multilingue in grado di rispondere a domande relative a COVID-19, fornire informazioni affidabili e linee guida chiare, raccomandare misure di protezione, controllare e monitorare i sintomi e consigliare gli individui che necessitano di screening ospedaliero o di autoisolamento nelle loro case.

3. DIAGNOSTICA

Una diagnosi immediata fa sì che le misure di risposta quali, ad esempio, la quarantena in casa, possano essere impiegate rapidamente per frenare l'ulteriore diffusione dell'infezione. Un ostacolo alla diagnosi rapida è però la relativa carenza di competenze cliniche necessarie per interpretare i risultati diagnostici a causa dell'enorme volume dei casi. 

L'intelligenza artificiale ha migliorato i tempi diagnostici nella crisi COVID-19 attraverso la tecnologia come quella sviluppata da LinkingMed, una piattaforma di dati oncologici e di analisi dei dati medici con sede a Pechino. La polmonite, una complicazione comune dell'infezione COVID-19, ora può essere diagnosticata dall'analisi di una TAC in meno di sessanta secondi con un'accuratezza del 92% e una frequenza di richiamo del 97% sui sets di dati di tests. Ciò è stato reso possibile grazie ad un modello di intelligenza artificiale open source che  ha analizzato le immagini della TAC e non solo ha identificato le lesioni, ma le ha anche quantificate in termini di numeri, volume e proporzione. Questa piattaforma è alimentata da Paddle Paddle, la piattaforma di deep learning open source di Baidu.

4. RICONOSCIMENTO DEL VISO E RILEVATORE DI FEBBRE
Le telecamere termiche sono già state utilizzate per rilevare le persone con febbre. Lo svantaggio della tecnologia era la necessità di un operatore umano. Ora, tuttavia, grazie alle telecamere dotate di tecnologia multisensoriale basata sull'intelligenza artificiale (implementate in aeroporti, ospedali, case di cura, ecc.) siamo in grado di  rilevare automaticamente le persone con febbre, di  tener traccia dei loro movimenti, riconoscere i loro volti e rilevare se la persona indossa una maschera.

5. DRONI E ROBOT INTELLIGENTI 

Lo spiegamento pubblico di droni e robots è stato accelerato a causa delle rigorose misure di distanza sociale (anche se io preferisco chiamarla « distanza fisica ») necessarie per contenere la diffusione del virus. 

Alcuni droni vengono utilizzati per tenere traccia delle persone che non utilizzano mascherine protettive in pubblico, mentre altri vengono utilizzati per trasmettere informazioni a un pubblico più vasto e disinfettare anche gli spazi pubblici. DJI e MicroMultiCopter hanno contribuito, attraverso lo spiegamento massiccio dei loro droni, a ridurre il rischio di trasmissione del virus ed al trasporto di campioni medici e materiali di quarantena. Ed anche i robots sono stati utilizzati per  l'assistenza ai pazienti, la consegna di cibo e farmaci, la pulizia delle camere di degenza e di terapia intensiva, oltre che per la sterilizzazione dei reparti di isolamento senza rischi per gli operatori sanitari. 

6. LA RICERCA DI UNA CURA
Ciò che ha parzialmente messo in affanno, per non dire in ginocchio,  la comunità scientifica è la chiara assenza di una cura definitiva per il virus.  Ad oggi non esiste inoltre un vaccino e per contrastare e curare gli effetti dell’infezione da nuovo coronavirus si stanno sperimentando diverse tipologie di farmaci quali il Favipiravir (Avigan), il Tocilizumab già utilizzato nel trattamento di altre patologie come l’artrite reumatoide, la molecola sperimentale Remdesivir e la  combinazione dei farmaci Lopinavir-Ritonavir.

L'intelligenza artificiale può potenzialmente giocare un ruolo importante in questo campo. La startup britannica Exscienta.AI, per esempio, ha già presentato in  passato una molecola di farmaco prodotta grazie all'IA che è stata approvata dalla FDA americana e sottoposta a test su persone infette ed è già ovviamente al lavoro per trovare una soluzione efficace contro il Covid19. Basta infatti un anno all'algoritmo per realizzare una struttura molecolare  di farmaco che sia efficace, rispetto al tempo medio quinquennale impiegato con i metodi di ricerca tradizionali.

Allo stesso modo, l'intelligenza artificiale potrebbe essere leader nella sfida per lo sviluppo di anticorpi e vaccini contro il nuovo coronavirus, sia  progettandoli partendo da zero, sia mediante una riconversione farmacologica. Un altro valido  esempio, la società IA di Google, DeepMind, utilizzando il suo sistema AlphaFold,  sta creando modelli strutturali di proteine ​​che sono stati collegati al virus nel tentativo di aiutare la comprensione del virus da parte del mondo scientifico. Sebbene i risultati non siano stati verificati sperimentalmente, ciò rappresenta sicuramente un passo nella giusta direzione.

7. VERIFICA DELLE INFORMAZIONI
L'incertezza della pandemia ha inevitabilmente portato alla propagazione di false notizie (fake news) sulle piattaforme dei social media. Sebbene non sia stata effettuata alcuna valutazione quantitativa per valutare quanta disinformazione sia già disponibile online, è certamente una cifra significativa (ed i numerosi contraddittori mesaggi video, audio e scritti che ci arrivano via social media ne sono la prova). Giganti della tecnologia come Google e Facebook stanno cercando con ogni mezzo di bloccare le  ondate di teorie della cospirazione, phishing, disinformazione e malware grazie agli algoritmi di IA. Una ricerca per “coronavirus / COVID-19” porta oggi ad un risultato evidenziato da un simbolo di segnale di allarme  (triangolo con punto esclamativo !) associato ad una lista di links a fonti di informazioni verificate. YouTube, d'altra parte, collega direttamente gli utenti all'OMS e ad organizzazioni simili e credibili. I video che contengono disinformazione vengono analizzati e rimossi non appena il malintenzionato li ha caricati.

Per concludere, mentre il mondo continua a confrontarsi con gli effetti di COVID-19, gli operatori sanitari  combattono in silenzio, con coraggio e determinazione la malattia rischiando la propria vita.

E’ da loro, eroi contemporanei, che dobbiamo prendere esempio  per unire le nostre forze a livello mondiale così da sconfiggere il COVID-19 anche grazie all'aiuto, agli strumenti ed alle soluzioni HW e SW dotate di intelligenza artificiale.
I competitors e le grandi eccellenze non mancano, anche in Italia, e solo in questo modo  potremo vedere prima la luce alla fine di questo lungo  tunnel dell'incertezza, della sofferenza e della malattia per combattere insieme il nuovo nemico « invisibile », che ha cambiato la vita di tutti noi .

di Luigi Romano

CHI E’ LUIGI ROMANO
Luigi Romano è Socio Fondatore e CSO del Laboratorio di Intelligenza Artificiale Sail4.it, nato grazie ai contributi del programma europeo Horizon 2020. 
Sail4.it ha la mission di aiutare Aziende e Governi ad implementare nuove tecnologie quali: Intelligenza Artificiale, Realtà Estesa, Distributed Ledger Technology ed Informatica Quantistica  per gestire le crisi, i rischi presenti e futuri, la security  e la safety, così da generare valore pubblico sostenibile, attrarre investimenti, creare posti di lavoro e migliorare radicalmente gli investimenti per programmi e servizi e, più in generale, ad aiutare la collettività a vivere meglio ed in sicurezza.