Umělá inteligence dovede odhalit COVID-19 z kašle

TLDR: Velmi drobné proměny ve frekvenci kašlání můžou odhalit (nejen) nemoc způsobenou novým koronavirem. Nasazení podobné aplikace by ale zatím bylo předčasné. Studie tuna.

Kašli na to

Když nic, tak se může začít „všichni mluví o tom, jak nás AI chce vyhubit, ale zatím to vypadá spíš na pravý opak! Máme tu novinku od party výzkumníků z MIT, která už před nějakou dobou vymyslela AI, která detekuje – překvapivě – Alzheimera a – ještě překvapivěj – z kašle! Nyní svou pozornost upnuli k podobné detekci kašle, tentokrát však pro diagnózu něčeho, co s kašlem máme letos pojené trochu víc, totiž COVID-19!

Ale pojďme popořádku. Jak se z kašle odhaluje Alzheime, říkáte si? Vysvětlení je prosté – Alzheimer je neurologické onemocnění a tudíž, člověk touto chorobou trpící má jisté neduhy v nervové soustavě. A to se projevuje i třeba na svalech, a tedy i na plicích. Samozřejmě naprosto mikroskopicky, nic pro vytříbené sluchovody fanoušků Heleny Vondráčovkové. Strojové učení, jak už víme, se ale dokáže zaměřit na to, co lidskému uchu uniká!

A to nejen z psychoakustických důvodů, ale třeba proto, že málokterý plicní doktor vám udělá na místě frekvenční analýzu hlasu jen tak na papír, že ano. Na to je totiž potřeba hodně výpočtů i pro počítač – a ten – na rozdíl od člověka slyší velmi precizně, všechny frekvence a dovede sledovat jejich nejmenší zákoutí.

Autoři pod vedením Jordiho Laguarty si tedy řekli, že proč nevyužít popularity COVIDU k získání nějakého nového grantíku a vytvořili webovou aplikaci, kde požádali uživatele, aby se na ně vykašlali. Tedy, aby na mikrofon zakašlali, pochopitelně. K tomu pak doplnili pár základních informací, například jestli jsou COVID pozitivní či ne/neví.

Z výsledků jejich snahy se tají dech!

Zdroj: Public Domain, vlastní

Podle kašle poznáš roznašle

Autorům se podařilo nasbírat přes 200 tisíc zakašlání. Takže – kdyby to s nevyšlo s tím algoritmem, tak minimálně s guinesovkou v kategorii „největší dataset kašlání“ můžou počítat. Každopádně toto množství, obsahující mimochodem 2 a půl tisíce kašlů „pozitivních“, už bylo dostatečné k tomu, aby se s jeho pomocí mohla natrénovat jejich umělá inteligence…

Vědátoři proto vzali jejich „alezheimerovskou“ AI a nasypali do ní nasbíraná „covidovská“ data. Už po prvním spuštění se jejich AI podařilo detekovat některé biomarkery pro COVID, jako například jinou sílu nebo barvu hlasu. Dalším doladěním se však jejich test dostal na 98,5% úspěšnost detekce asymptomatických pacientů a rovných 100% u těch s příznaky!

Samozřejmě je třeba procenta číst s ohledem na to, že vzorků prokazatelně nakažených bylo jen dva a půl tisíce. Navíc více než polovina z nich byla použita na trénování, nejedná se tedy o nijak závratně velký vzorek. Sami autoři přiznávají, že než budou vyvíjet mobilní aplikaci a žádat certifikaci pro oficiální diagnostický nástroj, bude potřeba systém otestovat na nejlépe milionech vzorcích…

A jak vlastně ta Alzheimer-AI funguje? Ve skutečnosti je tvořena trojicí AI. První se zaměřuje na hlas. Je perfektně vycvičená na rozpoznávání hlásky „m“ a jejich rysů, pomocí kterých určuje, jestli jsou vaše hlasivky jako nové reprobedny nebo naopak jak starý kazeťák z osmdesátek, který ležel třicet let na půdě. Druhá AI pak sleduje emocionální zabarvení hlasu, popř. kašle. Jak známo lidé z Alzheimerem mají méně expresivní vyjadřování a tahle AI to dokáže poznat. Třetí AI se pak zaměřuje na kašel samotný. Tato AI je schopná detekovat poškození plic či rozličné jiné plicní problémy.

Jde však rozhodně o impresivní nápad. Nemám sice mezi autory žádného kašlologa, požádal jsem ale o názor na tuhle srandu u neurochirurga Alberta Štěrby z Fakultní nemonice Královské Vinohrady, který má v klinické praxi nějaký ten nasbíraný level. Jedna věc jsou výsledky studie – a druhá věc je, zdali se něco takového může skutečně dočkat nasazení…

Minulé snahy o aplikaci AI v epidemii totiž nejsou nijak skvostné.

Nejlepší je zjištění AI z prosince 2019, že hrozí pandemie… Které jsme ale pochopili skoro až v únoru 2020. Zdroj: TV Prima

Pozor na data…

„Udávaná čísla o efektivitě záchytu bezpříznakových, na kovid pozitivních pacientů z pouhého zakašlání jsou dechberoucí,“ píše mi Albert, „Nicméně po našich zkušenostech s tím, co umělá inteligence dokáže a čeho všeho je schopna, to není zase až tak překvapivé. Na co si je u podobných výzkumů a nich navazujících aplikací třeba dát pozor, je výběr vzorku populace, na němž se zkoumá.“

Jak dodává, nejenže takový vzorek musí být dostatečně rozsáhlý, ale také musí být dostatečně reprezentativní – tedy odrážet strukturu populace co do věkového složení, vyváženého poměru mužů a žen, případně rozličných etnických, rasových, jazykových a národnostních skupin. Pro mnohé čtenáře to třeba bude znít banálně, ale stačí si vzpomenout na letošní AI, která si domýšlela pixely rozmazaných fotek. A jak špatně si domýšlela podreprezentované nebělošské tváře.

Úplně stejně, jako není žádoucí, aby podobnou appku kvůli podobným nedostatkům začali využívat policisté, není žádoucí totéž ani u kašloappky. „Na podobné chyby a nedostatky si je třeba dát pozor i u této potenciální aplikace k záchytu asymptomatických lidí s koronavirem,“ dodává Albert.

Fakt je, že supermoderní technologie zatím v boji s covidem vedou spíše plichtu. Navzdory (i mému) nadšení nejsou léky identifikované AI jako potenciálně slibné nějak výrazně efektivní proti covidu. Stejně tak i jiný jarní zázračný nápad, tedy chytrá karanténa, nám s rozjetou epidemií moc nepomáhá. A podobně je tomu i sledování/predikování nárůstu ve vzorcích viru v odpadních vodách

Není úplně mega zle – různé testování nebo bleskový vývoj některých fakt pozoruhodných vakcín jsou rozhodně věci, které by se 20 nebo 100 let nazpět dělaly mnohem hůře. Ale příslib řady jiných pokročilých nápadů nebyl naplněn. Buďto, protože ony nápady nebyly úpe domyšlené – anebo protože by jejich realizace byla příliš komplikovaná a potenciálně možná i riziková.

File:Symptoms of coronavirus disease 2019 (cropped).png - Wikimedia Commons
Symptomy COVID-19 pro ty čtenáře, kteří se právě probudili z koma. Zdroj: Wikipedia/CC BY/ Mikael HäggströmM.D.

Není zázračných řešení

Kdybychom zítra všem praktikům nainstalovali do telefonů covidově-kašlací aplikaci, mohlo by to například vést jenom k tomu, že nějaká část infekčních lidí nám projde jejím sítem, a všimneme si těchto chybek až o měsíc později při záhadně znovu rozjeté epidemii

Bude to chtít zkrátka o pár milionů větší pokusný vzorek, než bude možné podobné AI věřit výrazněji. A také to bude chtít vědět, že se na podobný výsledek nedá spoléhat stoprocentně. Dovedu si třeba představit, že podobná kašlací appka by mohla mít podobnou roli jako měření teploty na veřejných místech. Čili být jenom jednou z možností, jak zmírnit riziko kontaktu zdravých a infekčních jedinců.

Ale na snahy nahradit podobnou AI antigenní testy na covid či jiných pokročilé diagnostiky, na tom bychom se raději měli vykašlat!

[Martin Jašek, Albert Štěrba, LL]

Tož aspoň se letos nenudíme…

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Diskuze

Reklama