Wykorzystanie potencjału sztucznej inteligencji w walce ze ślepotą rzeczną

Capgemini współpracuje z AWS i Szpitalem Uniwersyteckim w Bonn w celu znalezienia lekarstwa na ślepotę rzeczną. W ramach tych działań firma ogłosiła piątą odsłonę wyzwania Global Data Science Challenge, aby umożliwić swoim utalentowanym pracownikom opracowanie rozwiązania sztucznej inteligencji, które pomoże w diagnozowaniu i opracowywaniu nowych metod leczenia tej choroby.

Wyzwanie: zespół ekspertów Szpitala Uniwersyteckiego w Bonn pracował nad znalezieniem nowych, szybszych terapii ślepoty rzecznej, choroby wywoływanej przez pasożyty, która była analizowana ręcznie przez zaledwie garstkę osób na całym świecie.

Rozwiązanie: hackathon Global Data Science Challenge zorganizowany przez firmę Capgemini pozwolił uzyskać ulepszony model sztucznej inteligencji oparty na danych, który jest w stanie wykrywać obecność pasożytów z ponad 90-procentową dokładnością, przyspieszając w ten sposób badania kliniczne i skracając czas wprowadzania na rynek przyszłych metod leczenia.

Korzyści:
• poprawa dokładności przeglądu próbek tkanek dzięki sztucznej inteligencji;
• skrócenie czasu analizy niezbędnej do opracowywania terapii.

Sztuczna inteligencja (AI) i uczenie maszynowe stanowią jedne z najbardziej niezwykłych osiągnięć w sektorze opieki zdrowotnej. W ciągu ostatniej dekady technologia ta wykazała potencjał przyspieszenia procesów diagnostycznych przy jednoczesnej zdolności do odtwarzania wiedzy lekarskiej w niektórych z obszarów. Mimo że wiele rozwiązań wciąż wymaga zatwierdzenia i powszechnego wdrożenia, eksperci z optymizmem patrzą na zdolność sztucznej inteligencji do pozytywnego wpływania na leczenie różnych chorób.

Jedną z nich jest onchocerciasis, znana również jako „ślepota rzeczna” – choroba powodowana przez pasożyty przenoszone przez ukąszenia much. Na chorobę tę cierpi obecnie ponad 20 milionów ludzi, z których większość mieszka w Afryce. W przypadku braku skutecznego leczenia może ona prowadzić do trwałej ślepoty. Mimo że istnieją metody leczenia ślepoty rzecznej, ich skuteczność jest ograniczona ze względu na warunki oraz stopień dojrzałości pasożytów.

„Istnieją dwa główne podejścia do leczenia ślepoty rzecznej” – wyjaśnia prof. dr med. Achim Hoerauf, dyrektor Instytutu Mikrobiologii Medycznej, Immunologii i Parazytologii w Szpitalu Uniwersyteckim w Bonn. „Pierwszy sposób to stosowanie agresywnej terapii lekowej. Wymaga to podawania leków co rok lub co dwa lata przez wiele lat i nie działa w przypadku pasożytów, które osiągnęły już dorosłość”.

„Druga metoda to stosowanie doksycykliny, która w ciągu czterech–sześciu tygodni jest w stanie wysterylizować lub zabić dorosłe pasożyty, jednak to leczenie nie jest odpowiednie u dzieci poniżej ósmego roku życia i kobiet w ciąży. Potrzebujemy nowych sposobów leczenia pacjentów, które będą mniej restrykcyjne, ale – jak zawsze – wymaga to dużo czasu”.

Platforma rywalizacji

Widząc okazję do wsparcia walki ze ślepotą rzeczną, która jest zaklasyfikowana jako zaniedbana choroba tropikalna (NTD), i działając na rzecz jej całkowitego wyeliminowania w 10 krajach do 2030 roku, firma Capgemini nawiązała współpracę z Instytutem Mikrobiologii Medycznej, Immunologii i Parazytologii (IMMIP) Szpitala Uniwersyteckiego w Bonn, aby przeprowadzić kolejną edycję wyzwania Global Data Science Challenge Capgemini przy wsparciu Amazon Web Services (AWS).

„Zanim rozpoczęliśmy wyzwanie, istniała bardzo ograniczona liczba osób, które były w stanie przeprowadzać analizę próbek tkanek potrzebną do opracowania nowych metod leczenia” – mówi Mike Miller, dyrektor ds. AI i ML w Amazon Web Services. „Co więcej, ci eksperci potrzebowali dużo czasu, aby skutecznie i dokładnie przeprowadzać te przeglądy. W efekcie postęp prac był znacznie ograniczony”.

„Na szczęście dostrzegliśmy szansę na połączenie programu Global Data Science Challenge z konkretną potrzebą w tym obszarze, w którym sztuczna inteligencja mogła mieć ogromny wpływ”.

Capgemini i Szpital Uniwersytecki w Bonn

Capgemini i Szpital Uniwersytecki w Bonn przygotowały środowisko pracy online oraz opcje komunikacji, które pozwoliłyby konkurującym zespołom zadawać pytania, omawiać problemy i uzyskiwać niezbędne informacje. Każdy zespół otrzymał budżet do wykorzystania na określonych etapach projektu, narzędzie do zautomatyzowanych testów, które określało skuteczność zgłoszonego rozwiązania, a także dostęp do usług AWS na potrzeby szkolenia modeli sztucznej inteligencji na dużą skalę. Dodatkowo Capgemini i Szpital Uniwersytecki w Bonn zaoferowały wspólne cotygodniowe godziny biurowe, podczas których zespoły mogły kontaktować się z ekspertami w przypadku jakichkolwiek pytań.

„Jako globalny lider w dziedzinie danych i sztucznej inteligencji jesteśmy odpowiedzialni i zobowiązani do podejmowania rzeczywistych wyzwań” – mówi Zhiwei Jiang, dyrektor generalny globalnego pionu biznesowego ds. danych i analiz w Capgemini. „Ponad 20 milionów ludzi na całym świecie cierpi na ślepotę rzeczną i w rezultacie ryzykuje całkowitą utratą wzroku”.

„Wyzwanie Global Data Science Challenge firmy Capgemini zapewnia naszym globalnym zespołom platformę do tworzenia nowych rozwiązań sztucznej inteligencji, które pozwolą zwalczać tę tropikalną chorobę, przyspieszając badania kliniczne i zapewniając lekarzom Szpitala Uniwersyteckiego w Bonn szybszy dostęp do nowych metod leczenia. Wspólnie, z pomocą danych i sztucznej inteligencji, jesteśmy w stanie zwalczyć ślepotę rzeczną”.

Zadaniem zespołów biorących udział w wyzwaniu było stworzenie rozwiązania opartego na sztucznej inteligencji na platformie AWS, które pozwoliłoby skanować obrazy próbek tkanek w celu wykrywania obecności pasożytów. Pozwoliłoby to zademonstrować nie tylko zdolność sztucznej inteligencji do skutecznego diagnozowania stadium rozwoju pasożytów u pacjentów, ale także jej potencjał do przyspieszenia analizy niezbędnej podczas opracowywania nowych metod leczenia.

 Jak dodaje Achim Hoerauf: „Podejście było na pewno inne niż dotychczas. Tak duża liczba osób pracujących razem oraz dodatkowa motywacja, jaką dawała im rywalizacja, pokazała nam wiele unikatowych sposobów na stosowanie sztucznej inteligencji w badaniu tej choroby. Połączenie tak wielu umysłów pracujących nad tym samym efektem końcowym doprowadziło do powstania wielu nowatorskich pomysłów”.

Klucz do wyeliminowania ślepoty rzecznej

Na koniec Capgemini, AWS i Szpital Uniwersytecki w Bonn wybrały zwycięski zespół, którego rozwiązanie zapewniło największą poprawę dokładności analizy próbek tkanek. Dzięki doświadczeniu Capgemini w zakresie IT i sztucznej inteligencji, szczegółowej wiedzy Uniwersytetu na temat choroby oraz platformie AWS udało się połączyć w całość różne mocne strony poszczególnych grup, aby zrealizować nowatorskie ambicje stałąjce za projektem.

„Z każdą kolejną odsłoną wyzwanie Global Data Science Challenge rozwijało się i pozwalało wyszukiwać nowe możliwości wykorzystania naszej wiedzy, abyśmy mogli zmieniać świat na lepsze” – mówi Zhiwei Jiang. „Za każdym razem dajemy naszym utalentowanym pracownikom szansę na przyczynianie się do realizacji naszej misji: wykorzystywania danych i sztucznej inteligencji do tworzenia bardziej zrównoważonej i integracyjnej przyszłości”.

„Wspieranie rozwoju nowych metod leczenia ślepoty rzecznej to dokładnie taki rodzaj pozytywnego wpływu, jakiego spodziewaliśmy się po wyzwaniu Global Data Science Challenge. Jesteśmy przekonani, że rozwiązanie AI, które powstało w wyniku tego konkursu, pomoże naukowcom ze Szpitala Uniwersyteckiego w Bonn w walce ze ślepotą rzeczną”.

Po sukcesie konkursu organizacje planują kontynuować rozwój zwycięskiego rozwiązania. Wciąż jednak czeka je wiele pracy, która wykracza poza przegląd próbek i zastosowanie sztucznej inteligencji.

„Wyzwanie związane ze ślepotą rzeczną dotyczy nie tylko nowych metod leczenia” – wyjaśnia Achim Hoerauf. „Musimy również zyskać możliwość dotarcia do pacjentów, którzy często przebywają w odosobnionych miejscach i mogą nie mieć łatwego dostępu do placówek medycznych. W związku z tym dystrybucja staje się głównym czynnikiem, z którym trzeba się jeszcze uporać. Do tego dochodzi problem zmian klimatycznych, które wpływają na świat w nieprzewidywalny sposób. Zjawisko to może potencjalnie powodować wzrost populacji czarnych much, co oznaczałoby więcej ugryzionych i zarażonych osób”.

„Przed nami jeszcze długa droga. Mamy jednak za sobą ekscytujący początek i nie możemy się doczekać, aby zobaczyć, jak sztuczna inteligencja wpłynie na dziedzinę medycyny i walkę ze ślepotą rzeczną w przyszłości”.

Więcej informacji o poprzednich edycjach Global Data Science Challenge można znaleźć w artykułach na temat współpracy Capgemini z LoVe the Ocean i wysiłków na rzecz ochrony kaszalotów.