الذكاء الاصطناعي يتصدى لكورونا

ترجمة وتحرير : د.بسام درويش

مستشار في الإعلام الصحي

في الوقت الذي تتسارع فيه الحكومات في مختلف أنحاء العالم للبحث عن مخرج بأقل ما يمكن من الخسائر البشرية والمادية والاجتماعية والنفسية ، نجد أن الذكاء الاصطناعي هو السلاح الأكثر فعالية في هذه المعركة المتعددة الأطراف .

سواء ما يتعلق في تحليل البيانات ، وتتبع الوباء ، والتقييم الأولي للمريض، إضافة إلى الفوائد الأخرى المستخدمة في تعقييم الشوارع والمنشآت ، وتسريع عملية إيجاد اللقاح والعلاج لهذا الفيروس ، وذلك من خلال علم البيانات والتعلم العميق.

تتبع تفشّي الفيروس

قبل مطلع العام، أشارت ” بلو دوت – BlueDot ” وهي منصة للذكاء الاصطناعي تتعقب الأمراض المعدية في جميع أنحاء العالم، إلى مجموعة من حالات “الالتهاب الرئوي غير العادي” التي تحدث حول سوق في ووهان، الصين. وبعد تسعة أيام، أعلنت منظمة الصحة العالمية عن اكتشاف “فيروس تاجي جديد” في شخص في المستشفى مصاب بالالتهاب الرئوي في ووهان.

يمكن للذكاء الاصطناعي باستخدام خوازميات معينة ، ومن خلال تحليل البيانات المتدفقة الصادرة عن المنظمات الصحية، والرحلات الجوية التجارية، والتقارير الصحية للماشية، والبيانات المناخية ، والتقارير الإخبارية. مع الكثير من البيانات التي تتعلق بالفيروس التاجي وأنماط حركة الأشخاص الذين يعيشون في المناطق الأكثر تضرراً من الفيروس. من خلال كل ما سبق تٌقيّم البيانات من قبل خبراء في الصحة العامة والطب الاستوائي وطب السفر والأمراض المعدية ، ومن ثم تٌستخلص منها تقارير توضح عمّا إذا كان هناك أي وباء قادم ، وآلية انتشاره ومساره الجغرافي ،

وفي حالة COVID-19، نجح الذكاء الاصطناعي في تحديد المدن التي سينقل إليها الفيروس بعد أن ظهر في ووهان. وتمكنت خوارزميات التعلم الآلي التي تدرس أنماط السفر من التنبؤ بالأماكن التي يحتمل أن يسافر إليها الأشخاص الذين أصيبوا بالفيروس التاجي.

التكنولوجيا نفسها ليست هي التي ستحدث الفرق، بل معرفة وإبداع البشر الذين يستخدمونها

اللقاح يقلد العدوى

مما لا شك فيه أن الذكاء الاصطناعي يمكنه تسريع عملية التوصل إلى لقاح أو علاج لهذا الفيروس ، من خلال التعرف على الخريطة البروتينية الأساسية للفيروس ، ومن خلال الدراسات ، يمكنه أن يقترح التركيبة الفعالة للقاح .

مما لا شك فيه أن الذكاء الاصطناعي يمكنه تسريع عملية التوصل إلى لقاح أو علاج لهذا الفيروس ، من خلال التعرف على الخريطة البروتينية الأساسية للفيروس ، ومن خلال الدراسات ، يمكنه أن يقترح التركيبة الفعالة للقاح .

قامت فرق في معهد ألن الذكاء الاصطناعي وGoogle DeepMind وأماكن أخرى بإنشاء أدوات الذكاء الاصطناعي ومجموعات بيانات مشتركة من أجل كسب الوقت واتمكن من اكتشاف اللقاح المناسب والآ’من .

أنواع اللقاحات

هناك ثلاثة أنواع من اللقاحات المسببة للأمراض الكاملة، مثل :

• تستخدم مسببات الأمراض القاتلة أو الضعيفة للحصول على استجابة مناعية. مثل الإنفلونزا أو MMR،
• لقاحات الوحدات الفرعية، (مثل القوباء المنطقية) تستخدم جزءًا فقط من الجرثومة، مثل البروتين.
• اللقاحات الحمضية النووية إذ تحقن المواد الوراثية للممرض في الخلايا البشرية لتحفيز الاستجابة المناعية. هذا الأخير هو نوع اللقاح الذي يستهدف الفيروس المستجد ولقد بدأت التجارب عليه في الولايات المتحدة.

يمكّن فهم بنية البروتين العلماء من تطوير الأدوية

التي تعمل مع الشكل الفريد للبروتين

فيما سبق كان العلماء يعتمدون على استخدام تقنيات عديدة من أجل تحديد  أشكال البروتينات في المختبرات ، وكان العمل يستغرق سنوات ويكلف مبالغ طائلة ، ولكن اليوم ، يمكن للذكاء الاصطناعي  أن يساعد في تسريع الأبحاث. 

الجينوم

 علم الجينوم غني جدا بالبيانات بفضل الانخفاض السريع في تكلفة التسلسل الوراثي. ونتيجة لذلك، أصبحت أساليب التعلم العميق لمشكلة التنبؤ التي تعتمد على البيانات الجينية تحظى بشعبية متزايدة في السنوات القليلة الماضية.

في يناير، من هذا العام تم التعرف على الهيكل ثلاثي الأبعاد للبروتين استنادًا إلى تسلسله الوراثي. وفي أوائل مارس، تم وضع النظام على المحك.

 أصدرت ” DeepMind ” تنبؤات بنية البروتين من العديد من البروتينات غير المدروسة المرتبطة بالسارس-CoV-2، الفيروس الذي يسبب Covid-19، لمساعدة الباحثين على فهم بنية الفيروس  وآليته الإمراضية بشكل أفضل.

وفي الوقت نفسه، استخدم باحثون من جامعة تكساس في أوستن والمعاهد الوطنية للصحة تقنية بيولوجية شائعة لإنشاء أول خريطة ثلاثية الأبعاد للجزء من الفيروس الذي يرتبط بالخلايا البشرية ويصيبها – البروتين التصاعدي. وقد أمضى الفريق المسؤول  سنوات في العمل على فيروسات كورونا أخرى، بما في ذلك فيروس سارس-كوف ومتلازمة الشرق الأوسط التنفسية.

و في جامعة واشنطن  تم تقديم نماذج حاسوبية لتطوير نماذج ثلاثية الأبعاد تتطابق بشكل وثيق مع تلك التي تم اكتشافها .

م اكتشافها في مختبر UT Austin. وهم الآن يبنون على هذا العمل من خلال خلق بروتينات جديدة لتحييد الفيروس التاجي. من الناحية النظرية، فإن هذه البروتينات يمكنها منع الجسيمات الفيروسية من إصابة الخلايا السليمة.

التعرف على المرض

يستخدم الموظفون في المعابر الحدودية والمطارات والمنشآت الصحية  أجهزة صغيرة لفحص الحرارة والتعرف إذا كان الشخص لديه علامات الحمى والسعال وصعوبات في التنفس. ولقد طورت شركة بايدو الصينية العملاقة للتكنولوجيا كاميرات مجهزة برؤية الكمبيوتر واجهزة استشعار تعمل بالأشعة تحت الحمراء للتنبؤ بدرجات حرارة الناس في المناطق العامة . ويمكن للنظام فحص ما يصل إلى 200 شخص في الدقيقة الواحدة والكشف عن درجة حرارتهم في نطاق 0.5 درجة مئوية.

أي شخص لديه درجة حرارة أعلى من 37.3 درجة. وهذه التكنولوجيا مستخدمة حاليا فى محطة تشينغه للسكك الحديدية ببكين.

وفرت شركة علي بابا نظام الذكاء الاصطناعي للكشف عن الفيروس في الرئة بالأشعة المقطعية، ووفقاً للباحثين الذين طوروا النظام، فإن النتيجة تصل إلى 96 في المائة. تم تدريب الذكاء الاصطناعي على بيانات من 5000 حالة فيروس إكليلي ويمكن إجراء الاختبار في 20 ثانية بدلاً من الدقائق الـ 15 التي يستغرقها خبير بشري لتشخيص المرضى. يمكن أن تعطي الخوارزمية دفعة للمراكز الطبية التي تتعرض بالفعل للكثير من الضغط لفحص المرضى للإصابة بـالفيروس. وتفيد التقارير بأنه يجري اعتماد هذا النظام في 100 مستشفى في الصين.

الروبوتات في الخطوط الأمامية  

لمنع انتشار الفيروس التاجي الجديد ينبغي الحد من الاتصال بين المرضى المصابين والأشخاص الذين لم يصابوا بالفيروس. وتحقيقاً لهذه الغاية، فقد شاركت عدة شركات ومنظمات في الجهود الرامية إلى أتمتة بعض الإجراءات التي كانت تتطلب في السابق من العاملين الصحيين والموظفين الطبيين التفاعل مع المرضى. وتستخدم الشركات الصينية الطائرات بدون طيار والروبوتات لتنفيذ عملية تسليم غير تلامسية ورش المطهرات في المناطق العامة لتقليل خطر العدوى المتبادلة. الروبوتات الأخرى هي التحقق من الناس عن الحمى وغيرها من أعراض COVID-19 والاستغناء عن رغوة مطهر اليد الحرة والهلام.

وداخل المستشفيات، تقوم الروبوتات بتوصيل الأغذية والأدوية للمرضى وتطهير غرفهم لتفادي الحاجة إلى وجود ممرضات. وينشغل روبوتات أخرى بطهي الأرز دون إشراف بشري، مما يقلل من عدد الموظفين اللازمين لإدارة المرفق.

في سياتل، استخدم الأطباء روبوتًا للتواصل مع المرضى وعلاجهم عن بعد لتقليل تعرض الطاقم الطبي للأشخاص المصابين.

تحديات

أعداد كبيرة جداّ من الدراسات والمقالات العلمية التي تتعلق بكورونا  قد أجريت منذبداية 2020 ، ولا شك أن هذا مجهود كبير جداً ، ولكن التحدي الأول يتعلق بآلية جمع هذه الأبحاث ، ووضعها في مكان واحد بحيث تكون متاحة للجميع.

و في معهد ألن للذكاء الاصطناعي تم التعاون مع عدة منظمات بحثية لإنتاج مجموعة بيانات البحوث المفتوحة Covid-19 وهي مورد فريد يضم أكثر من

 44000 مقال علمي عن كوفيد – 19، وسارس – كوف – 2، والفيروسات التاجية ذات الصلة. يتم تحديثه يوميًا مع نشر بحث جديد. هذه المجموعة من البيانات المتاحة بحرية قابلة للقراءة آليا، بحيث يمكن للباحثين إنشاء وتطبيق خوارزميات معالجة اللغة ، ونأمل أن يسرع  هذا اكتشاف اللقاح.

تضافر الجهود

أعداد كبيرة جداّ من الدراسات والمقالات العلمية التي تتعلق بكورونا  قد أجريت منذبداية 2020 ، ولا شك أن هذا مجهود كبير جداً ، ولكن التحدي الأول يتعلق بآلية جمع هذه الأبحاث ، ووضعها في مكان واحد بحيث تكون متاحة للجميع.

و في معهد ألن للذكاء الاصطناعي تم التعاون مع عدة منظمات بحثية لإنتاج مجموعة بيانات البحوث المفتوحة Covid-19 وهي مورد فريد يضم أكثر من

 44000 مقال علمي عن كوفيد – 19، وسارس – كوف – 2، والفيروسات التاجية ذات الصلة. يتم تحديثه يوميًا مع نشر بحث جديد. هذه المجموعة من البيانات المتاحة بحرية قابلة للقراءة آليا، بحيث يمكن للباحثين إنشاء وتطبيق خوارزميات معالجة اللغة ، ونأمل أن يسرع  هذا اكتشاف اللقاح.

مهام عديدة

ساهمت الروبوتات في الحد من التفاعل البشري مع بعضهم البعض ، وما بين المرضى والزوار وما بين العاملين في الخطوط الأمانية ، من خلال تطهير غرف المستشفيات، ونقل المواد الغذائية والإمدادات، وتقديم الاستشارات الصحية عن بعد. يتم استخدام الذكاء الاصطناعي لتتبع وتحديد خريطة انتشار العدوى في الوقت الحقيقي ، وتشخيص العدوى ، والتنبؤ بمخاطر الوفيات .

ومما لا شك فيه  أن أزمة COVID-19 التي كشفت هشاشة الأنظمة الصحية وضعف أنظمة الترصد الوبائي ، وغيرها ، قد تكشف أيضاً بعض نقاط الضعف أو القصور  في الذكاء الاصطناعي.

عندما تستخدم بحكمة، الذكاء الاصطناعي سيكون لديه القدرة على تجاوز البشر ليس فقط من خلال السرعة ولكن من خلال الكشف عن أنماط في تلك البيانات التدريب التي تجاهلها البشر.

تحديات أم فرض

 إننا نواجه أوقاتاً لم يسبق لها مثيل. ووضعنا يختلف اختلافا ً عن الوضع الذي كان عليه قبل بضعة أسابيع فقط. وبعض ما نحتاج إلى تجربته اليوم لن يجرب من قبل. وبالمثل، فإن ما نجح في الماضي قد لا ينجح اليوم.

البشر لا يختلفون كثيراً عن الذكاء الاصطناعي في هذه القيود، وهو ما يفسر جزئياً لماذا وضعنا الحالي صعب جداً للغاية. وبدون أمثلة سابقة يمكن الاعتماد عليها، لا يمكننا أن نعرف على وجه اليقين أفضل مسار للعمل. افتراضاتنا التقليدية حول السبب والنتيجة قد لم تعد صحيحة.

لمسة إنسانية

البشر قادرون على تعلم الدروس من بيئة واحدة وتطبيقها على حالات جديدة ، بالاعتماد على معرفتنا المجردة لإجراء أفضل التخمينات حول ما قد ينجح أو ما قد يحدث. الذكاء الاصطناعي الأنظمة ، في المقابل ، يجب أن تتعلم من الصفر كلما تغير الإعداد أو المهمة ولو قليلا.

ولذلك فإن أزمة COVID-19 ستسلط الضوء على شيء كان دائماً صحيحاً بشأن الذكاء الاصطناعي: فهي أداة، وقيمة استخدامها في أي حالة يحددها البشر الذين يصممونها ويستخدمونها. وفي الأزمة الحالية، سيكون العمل البشري والابتكار حاسمين بشكل خاص في الاستفادة من قوة ما يمكن الذكاء الاصطناعي أن تفعله.

ويتمثل أحد النهوج المتبعة في معالجة مشكلة الحالة الجديدة في جمع بيانات تدريبية جديدة في ظل الظروف الراهنة. وبالنسبة لصانعي القرار  ونظم الذكاء الاصطناعي على حد سواء، فإن كل معلومة جديدة عن وضعنا الحالي لها قيمة خاصة في توجيه قراراتنا في المستقبل. وكلما كان لدينا المزيد من الفعالية في تبادل المعلومات، لم يعد وضعنا أكثر سرعة، ويمكننا أن نبدأ في رؤية الطريق إلى الأمام بشكل أفضل .

إعادة اختراع القواعد يختلف عن كسرها

بينما نعمل على تلبية احتياجاتنا الحالية، يجب علينا أيضا أن نراقب العواقب الطويلة الأجل. ويتعين على جميع البشر المشاركين في تطوير نظم الذكاء الاصطناعي أن يحافظوا على المعايير الأخلاقية وأن ينظروا في العواقب غير المقصودة المحتملة للتكنولوجيات التي يخلقونها. وفي حين أن أزمتنا الحالية ملحة للغاية، لا يمكننا التضحية بمبادئنا الأساسية لمعالجتها.

ونحن نسعى إلى التحرك بسرعة لمعالجة مشاكلنا الحالية، لذلك، نحن بحاجة إلى مواصلة الاعتماد على هذا الإبداع البشري من جميع الزوايا، ليس فقط خبراء التكنولوجيا ولكن أيضا أولئك الذين لديهم معرفة بالإعدادات، فضلا عن أولئك الذين يتحدون افتراضاتنا برؤى جديدة. هذا  النوع من التعاون البشري هو الذي سيمكّن الذكاء الاصطناعي من أن يكون الأداة القوية للخير الذي يعمّ على الجميع.