Diagnostyka, genomika i technologieEpidemie i nadzór epidemiologiczny

Przełomowe narzędzie AI do przewidywania pandemii: lepsze niż modele CDC

PandemicLLM: Nowa era predykcji chorób zakaźnych z pomocą sztucznej inteligencji

Nowe narzędzie oparte na sztucznej inteligencji, opracowane przez naukowców z Uniwersytetów Johns Hopkins i Duke przy wsparciu federalnym, przewyższa dotychczasowe metody prognozowania rozprzestrzeniania się chorób zakaźnych, takich jak grypa czy COVID-19.

Przełom w prognozowaniu epidemii

Podczas pandemii COVID-19 narzędzia prognozujące często zawodziły w obliczu dynamicznie zmieniających się warunków – nowych wariantów wirusa, zmian polityki zdrowotnej czy wahań w przestrzeganiu obostrzeń. Dr Lauren Gardner z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, znana z opracowania światowej sławy dashboardu COVID-19, podkreśliła:

„Gdy warunki były stabilne, modele działały dobrze. Jednak gdy pojawiały się nowe warianty lub zmieniała się polityka, modele nie były w stanie nadążyć. Nowe narzędzie wypełnia tę lukę.”

PandemicLLM – sztuczna inteligencja nowej generacji

Opublikowany właśnie w Nature Computational Science model PandemicLLM wykorzystuje duże modele językowe (LLM), takie jak te używane w ChatGPT, by nie tylko przetwarzać dane liczbowo, lecz także „rozumieć” ich kontekst. Obejmuje to:

  • nagłe wzrosty zakażeń,
  • pojawienie się nowych wariantów,
  • wprowadzanie lub znoszenie obowiązku noszenia maseczek.

PandemicLLM został zasilony strumieniem danych, w tym takich, które nigdy wcześniej nie były wykorzystywane w prognozowaniu epidemii. Dzięki temu osiąga wysoką trafność przewidywań na 1–3 tygodnie naprzód i przewyższa nawet najlepsze dotychczasowe modele, np. te używane przez amerykańskie CDC w ramach CovidHub.

Cztery filary danych

Model korzysta z czterech kategorii danych:

  1. Dane przestrzenne na poziomie stanowym – obejmujące demografię, infrastrukturę ochrony zdrowia, afiliacje polityczne.
  2. Szeregi czasowe epidemiologiczne – liczba przypadków, hospitalizacji, wskaźniki szczepień.
  3. Dane o politykach zdrowotnych – rodzaj i surowość interwencji rządowych.
  4. Nadzór genomowy – informacje o cechach wariantów i ich rozpowszechnieniu.

Po ich przetworzeniu model tworzy predykcje dotyczące zachowania epidemii, integrując różnorodne czynniki.

Testowanie i potencjalne zastosowania

Zespół przetestował PandemicLLM, stosując go wstecznie na danych z COVID-19 z 19 miesięcy dla poszczególnych stanów USA. Narzędzie było szczególnie skuteczne w okresach niestabilności epidemii, czyli wtedy, gdy inne modele zawodziły.

Jak wyjaśnia prof. Hao „Frank” Yang z Johns Hopkins, specjalista od niezawodnych systemów AI:

„Tradycyjnie wykorzystujemy dane z przeszłości do przewidywania przyszłości. Jednak nowy model opiera się na bieżących informacjach – co pozwala lepiej zrozumieć i przewidzieć rozwój sytuacji.”

PandemicLLM może zostać dostosowany do prognozowania innych chorób zakaźnych, takich jak ptasia grypa, małpia ospa czy RSV.

Kolejny krok: przewidywanie zachowań ludzi

Zespół badaczy bada obecnie możliwości LLM w zakresie odwzorowywania decyzji zdrowotnych podejmowanych przez ludzi. Może to umożliwić tworzenie polityk zdrowotnych, które będą lepiej dostosowane do rzeczywistych reakcji społeczeństwa.

Dr Gardner podsumowuje:

„Nadchodzi kolejna pandemia. Potrzebujemy lepszych narzędzi, aby wdrażać skuteczniejsze strategie zdrowotne. Tego rodzaju modele będą kluczowe.”

Autorzy publikacji

W badaniu udział wzięli: doktorant Hongru Du, studentka Yang Zhao, Jianan Zhao (Uniwersytet Montrealu), doktorant Shaochong Xu, prof. Xihong Lin (Harvard) oraz prof. Yiran Chen (Duke University).

Mirosław Wójcik

Mirosław Wójcik - twórca i redaktor naczelny "Oddechu Życia" i koordynator grupy MedyczneMedia.pl, autor tekstów poświęconych eksperymentalnym terapiom, nowym lekom, tłumacz doniesień prasowych i artykułów zagranicznych. W latach 2007-2014 redaktor naczelny internetowego dziennika naukowego "BIOLOG". Członek Polskiego Towarzystwa Chorób Płuc, European Cystic Fibrosis Society, Polskiego Towarzystwa Alergologicznego (PTA). Prezes Fundacji Oddech Życia.

Powiązane artykuły

Back to top button
Secret Link