Sztuczna Inteligencjo, dlaczego nie powstrzymałaś pandemii?

Rozwiązania oparte o sztuczną inteligencję od wielu lat wspierają wszystkie gałęzie przemysłu i w ukryciu towarzyszą nam w najbanalniejszych codziennych czynnościach. Superkomputery o ogromnej mocy obliczeniowej oraz całe centra przetwarzania danych skupione w publicznych i prywatnych chmurach każdego dnia rozwiązują tysiące skomplikowanych problemów i operacji matematycznych. Dlaczego więc nie przewidziały obecnej pandemii? Dlaczego nie pomogły nam jej powstrzymać? Przewidziały Prace nad użyciem algorytmów opartych o sztuczną inteligencję od wielu lat przewidywały możliwość wybuchu pandemii, a modele opracowane przez badaczy skutecznie wykorzystywano w walce z chorobami zakaźnymi, ograniczając w ten sposób ich rozwój. Przykładem takiej działalności są osiągnięcia firmy AIME (Artificial Intelligence and Medical Epidemiology), która od 2012 roku prowadziła badania nad możliwościami wykorzystania SI w celu przewidywania przebiegu epidemii chorób zakaźnych. Wytrenowane na ogromnej ilości danych modele w 2017 roku osiągnęły 86% skuteczność przewidywania lokalizacji, w których w przeciągu 3 następujących miesięcy wybuchała epidemia wirusa zika i dengi. Wystąpienie Billa Gatesa z serii TED Talks w 2015 roku znane jest głównie w kręgach osób uważających pandemię COVID za globalny spisek. Faktycznie nie sposób nie zauważyć podobieństw przebiegu obecnej pandemii do opisywanej przez Billa Gatesa hipotetycznej epidemii superwirusa, którą przewiduje w swoim wystąpieniu. Gates nie wymyślił tego scenariusza – na podstawie historycznych danych oraz bazujących na nich algorytmach sztuczna inteligencja wygenerowała model przewidujący niemal taki sam scenariusz, z jakim mamy dziś do czynienia. Pomogły W pierwszych miesiącach pandemii COVID-19 dyrektor działu rozwoju IBM Dario Gil, wykorzystując swoje znajomości w Białym Domu, skontaktował się z urzędem ds. Polityki w dziedzinie Nauki i Technologii, zadając zwięzłe pytanie „jak możemy pomóc?”. Pomoc zaoferowało wiele stron. Departament Energii, który jest właścicielem większości najpotężniejszych superkomputerów na świecie, NASA, akademickie sieci komputerowe, Amazon Web Services, AMD BP, D.E. Shaw, Dell, Google, HP, Microsoft, NVIDIA i Intel, wszyscy chcieli pomóc. Utworzone zostało konsorcjum skupiające zasoby obliczeniowe o ogromnej mocy. Obecnie 43 członków C19HPC (COVID-19 High Performance Computing) udostępnia naukowcom moc obliczeniową wynoszącą ponad 600 petaflopów (50.000 GPU i 68.000.000 wirtualnych procesorów). To niejedyna taka inicjatywa. Projekt F@H (Folding@Home), który od 2000 roku wspiera naukowców w opracowywaniu nowych leków za pomocą symulacji komputerowych przeprowadzanych na udostępnianych przez ochotników zasobach, również przystąpił do walki z pandemią. Każdy posiadacz komputera, smartfona a nawet konsoli do gier po zainstalowaniu specjalnego programu może udostępnić zasoby obliczeniowe urządzenia na potrzeby uczonych. Podczas panującej pandemii, F@H znacznie zyskał na popularności i dzięki zaangażowaniu tysięcy osób jeszcze w pierwszej połowie 2020 roku zbiorcza moc obliczeniowa wyniosła 2.43 exaflopa (2.43×1018). Dla zobrazowania, to mniej więcej tyle, ile wynosi moc obliczeniowa 480 milionów procesorów używanych w biurowych komputerach. Przy pomocy sztucznej inteligencji rozwiązano wiele problemów związanych z obecną epidemią. Opracowane modele rozprzestrzeniania się wirusa pozwoliły przewidzieć, gdzie pojawiać się mogą nowe źródła zakażeń. Symulacje oparte o pozyskane dane umożliwiły rządom wielu krajów podjęcie skutecznych środków zaradczych, ograniczając rozprzestrzenianie się wirusa. Wdrożone rozwiązania pomagające śledzić kontakty nosicieli skutecznie przewidują prawdopodobne pojawienie się nowych ognisk zakażeń. Modele prognozujące identyfikowały i wciąż identyfikują najbardziej wrażliwe regiony, ludzi i kraje, skutecznie przewidując nadchodzącą liczbę zakażeń w danym miejscu na świecie. Dzięki temu służba zdrowia może zawczasu podjąć odpowiednie działania prewencyjne. W wielu krajach udało się odciążyć pracowników służby zdrowia dzięki sztucznej inteligencji, która przejęła część obowiązków lekarzy. Udało się usprawnić proces identyfikacji potencjalnych nosicieli oraz skonstruować algorytmy, które w oparciu o zdjęcia rentgenowskie klatki piersiowej z nadzwyczajną skutecznością rozpoznają chorobę. Technologie używane między innymi we wspomnianym wcześniej programie F@H pomagały w identyfikacji leków, które pomagają w leczeniu pacjentów chorych na COVID-19. Dla przykładu, testy kliniczne leku Relaxifen, nie rozpoczęłyby się gdyby nie projekt exscalate4cov – konsorcjum europejskich firm i instytucji, do których należy między innymi warszawski Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej. Bez pomocy komputerów i sztucznej inteligencji proces poszukiwania leków znacząco by się wydłużył. Procedury tworzenia i testowania szczepionki również trwałyby latami, a nie miesiącami. Pomoc sztucznej inteligencji zagwarantowała nam ostatnią fazę testów szczepionek przed upływem roku od wybuchu pandemii. Sztuczna inteligencja nie tylko przewidziała obecny kryzys, ale także okazała się pomocna w leczeniu pacjentów zakażonych COVID-19 oraz w ciągłym monitorowaniu ich stanu zdrowia. SI ułatwia prowadzenie badań nad lekami poprzez analizę ogromnych, dostępnych zbiorów danych, których liczba przekracza ludzkie możliwości. Ostateczna wygrana z wirusem będzie możliwa tylko i wyłącznie dzięki współpracy człowieka i stworzonej przez niego sztucznej inteligencji. Wiktor Sędkowski ukończył teleinformatykę na Politechnice Wrocławskiej, specjalizując się w dziedzinie bezpieczeństwa cybernetycznego. Jest ekspertem od zagrożeń cyfrowych. Posiadacz certyfikatu CISSP, OSCP i MCTS, pracował jako inżynier i solution architect dla wiodących firm informatycznych. ******* Szanowni Państwo! Niniejszy artykuł powstał w ramach działalności społeczno-misyjnej polskiego think tanku Warsaw Institute. Jeśli cenicie Państwo przygotowane przez naszych ekspertów treści, apelujemy o wsparcie finansowe naszej działalności, realizowanej na zasadzie non-profit. Do regularnych darczyńców przysyłamy bezpłatnie anglojęzyczny kwartalnik The Warsaw Institute Review. Więcej informacji: www.warsawinstitute.org/support/ Darowizny można dokonać bezpośrednio na konta bankowe: USD: PL 82 1020 4900 0000 8502 3060 4017 EUR: PL 85 1020 4900 0000 8902 3063 7814 GBP: PL 18 1020 4900 0000 8302 3069 6641 PLN : PL 41 1020 1097 0000 7202 0268 6152 SWIFT: BPKOPLPW Dziękujemy! The Warsaw Institute Foundation to pierwszy polski geopolityczny think tank w Stanach Zjednoczonych. Strategicznym celem tej organizacji jest wzmocnienie polskich interesów w USA przy jednoczesnym wspieraniu unikalnego sojuszu między dwoma narodami. Jej działalność koncentruje się na takich zagadnieniach jak geopolityka, porządek międzynarodowy, polityka historyczna, energetyka i bezpieczeństwo militarne. The Warsaw Institute Foundation została założona w 2018 roku i jest niezależną organizacją non-profit, inspirowaną bliźniaczą organizacją działającą w Polsce – think tankiem Warsaw Institute.

---

The Warsaw Institute Foundation to pierwszy polski geopolityczny think tank w Stanach Zjednoczonych. Strategicznym celem tej organizacji jest wzmocnienie polskich interesów w USA przy jednoczesnym wspieraniu unikalnego sojuszu między dwoma narodami. Jej działalność koncentruje się na takich zagadnieniach jak geopolityka, porządek międzynarodowy, polityka historyczna, energetyka i bezpieczeństwo militarne. The Warsaw Institute Foundation została założona w 2018 roku i jest niezależną organizacją non-profit, inspirowaną bliźniaczą organizacją działającą w Polsce – Warsaw Institute. The Warsaw Institute Foundation is Poland's first geopolitical think tank in the United States. The strategic goal of this organisation is to bolster Polish interests in the U.S. while supporting the unique alliance between the two nations. Its activity focuses on such issues as geopolitics, international order, historical policy, energy, and military security. Established in 2018, The Warsaw Institute Foundation is an independent, non-profit organization inspired the twin Poland-based Warsaw Institute.

---

Why Didn’t You Stop the Pandemic, Artificial Intelligence?

Solutions based on artificial intelligence (AI) have been supporting all branches of industry for many years and have been secretly accompanying us in the most banal everyday activities. Supercomputers with enormous computing power and entire data centers clustered in public and private clouds solve thousands of complex mathematical problems and operations every day. So why didn’t they predict the current pandemic? Why didn’t they help us stop it? They did predict it. Works on the use of algorithms, based on artificial intelligence, has been predicting the possibility of a pandemic for many years, whilst models developed by researchers have been used effectively in the fight against infectious diseases, thus limiting their development. An example of such activity are the achievements of AIME company (Artificial Intelligence and Medical Epidemiology), which since 2012 has been conducting research on the possibilities of using AI to predict the course of infectious disease epidemics. In 2017, the models, trained on a huge amount of data, reached 86% effectiveness in predicting the locations where the Zika and dengue virus outbreaks occurred within the following three months. Bill Gates TED Talk in 2015 is known primarily among people who consider the COVID-19 a global conspiracy. In fact, it is impossible not to notice similarities between the course of the current epidemic and the hypothetical super-virus pandemic described by Gates in his speech. He did not come up with this scenario on his own. On the basis of historical data and algorithms based on them, the AI generated a model predicting almost identical scenario as the one we are dealing with today. They did help. In the first months of the COVID-19 pandemic, Dario Gil, the Director of IBM Research, reached out to the Office of Science and Technology Policy (OSTP) through his White House contacts with a concise question: “How can we help?” Many parties offered their assistance. The US Department of Energy (DOE), which owns most of the world’s most powerful supercomputers, NASA, academic computer networks, Amazon Web Services, AMD, BP, the D. E. Shaw group, Dell, Google, HP, Microsoft, Nvidia and Intel = they all wanted to help. An association aiming at bringing together massive computing resources was established. Currently, 43 members of the COVID-19 HPC Consortium (High Performance Computing) provide scientists with over 600 petaflops (50,000 GPUs and 68,000,000 virtual processors) of computational power. This is not the only such initiative. The F@h (Folding@Home) project, which has been supporting scientists in developing new drugs by using computer simulations carried out on voluntarily shared resources since 2000, has also started to fight the pandemic. Every owner of a computer, smartphone and even a game console, after installing a special application, can make the device’s computing resources available to scientists. During the current pandemic, F@h has gained in popularity, and thanks to the involvement of thousands of people, a total computing power amounted to 2.43 exaflops (2.43×1018) in the first half of 2020. For the sake of illustration, this is roughly as much as the computing power of 480 million processors used in office computers. Many of the problems associated with the current epidemic have been solved using artificial intelligence. The developed models of virus spread allowed to predict where new hotspots may appear. Simulations based on the acquired data allowed the governments of many countries to take effective countermeasures, limiting the spread of the virus. Implemented solutions helped to track COVID-19 carriers and effectively predict the new outbreaks. Forecasting models have identified and continue to recognize the most vulnerable regions, people and countries, effectively predicting the forthcoming number of infections in any location in the world. This allows the health services to take appropriate preventive measures in advance. In many countries, the burden on health professionals has been partly relieved by the artificial intelligence, which has taken over some of the doctors’ duties. The process of identifying potential COVID-19 carriers has already been improved. Furthermore, algorithms which diagnose the disease with extraordinary effectiveness on the basis of chest X-rays have been developed. The technologies used in, among others, the aforementioned F@h initiative, assisted in identifying drugs that help to treat patients with COVID-19. For example, clinical trials of Relaxifen would not have started without the Exscalate4CoV (E4C) project, a consortium of European companies and institutions, including the International Institute of Molecular and Cell Biology in Warsaw (IIMCB). Without the help of computers and artificial intelligence the process of searching for drugs would have been significantly prolonged. The procedures related to creating and testing the vaccine would also take years, instead of months. The help of AI brought us the last phase of vaccine testing within a year after the pandemic outbreak. Artificial intelligence not only predicted the current crisis, but also proved to be helpful in treating COVID-19 patients and continuously monitoring their health. AI facilitates drug research by analyzing huge data sets, which exceed human capabilities. The ultimate victory over the virus will only be possible through the human-AI cooperation. Wiktor Sędkowski graduated in Teleinformatics at the Wrocław University of Science and Technology, specialized in cybersecurity field. He is an expert on cyber threats. CISSP, OSCP and MCTS certificates holder. Worked as an engineer and solution architect for leading IT companies.