Wetenschappers van de Universiteit van Oxford hebben samen met collega’s uit de academische wereld, het bedrijfsleven en beleidsorganisaties uit Afrika, Amerika, Azië, Australië en Europa, onderzoek gedaan naar de potentie van AI als hulpmiddel om de wereld bij een volgende pandemie beter voor te bereiden. De nadruk in het onderzoek lag in het bijzonder op veiligheid, verantwoording en ethiek bij de inzet en het gebruik van AI in onderzoek naar infectieziekten.
De wetenschappers en academici roepen in hun studie op tot samenwerking en transparantie, zowel wat betreft datasets als AI-modellen. Momenteel richten medische AI-toepassingen zich met name op de zorg voor individuele patiënten, het verbeteren van bijvoorbeeld klinische diagnostiek, precisiegeneeskunde of het ondersteunen van klinische behandelbeslissingen. In het onderzoek, gepubliceerd in Nature, wordt beschreven hoe vooruitgang op het gebied van AI doorbraken kan versnellen in het onderzoek naar infectieziekten en de reactie op uitbraken.
Steeds betere AI-methodologieën
Het onderzoek stelt vast dat recente ontwikkelingen in AI-methodologieën steeds beter presteren, zelfs met beperkte gegevens. Iets dat tot op heden nog een belangrijk knelpunt is. Betere prestaties op basis van ruis en beperkte gegevens openen nieuwe gebieden voor AI-tools om de gezondheid te verbeteren, zowel in rijke ‘Westerse’ landen als in ontwikkelingslanden.
“In de komende vijf jaar heeft AI het potentieel om de paraatheid voor pandemieën te transformeren. Met behulp van terabytes aan routinematig verzamelde klimatologische en sociaaleconomische gegevens kunnen we beter anticiperen op waar uitbraken zullen beginnen en het verloop ervan voorspellen. Het zou ook kunnen helpen bij het voorspellen van de impact van ziekte-uitbraken op individuele patiënten door de interacties tussen het immuunsysteem en opkomende ziekteverwekkers te bestuderen. Alles bij elkaar en indien geïntegreerd in de pandemische reactiesystemen van landen, kunnen deze vorderingen levens redden en ervoor zorgen dat de wereld beter is voorbereid op toekomstige pandemische dreigingen”, aldus professor Moritz Kraemer van het Pandemic Sciences Institute van de Universiteit van Oxford.
Beter voorbereid op een pandemie met AI
In het onderzoek worden verschillende opties benoemd hoe AI een bijdrage kan leveren aan een betere voorbereiding op een eventuele volgende (wereldwijde) pandemie, zoals:
- Veelbelovende vooruitgang in het verbeteren van huidige modellen van ziekteverspreiding, met als doel de modellering robuuster, nauwkeuriger en realistischer te maken.
- Vooruitgang bij het aanwijzen van gebieden met een hoog besmettingspotentieel, zodat de beperkte middelen in de gezondheidszorg zo efficiënt mogelijk kunnen worden ingezet.
- Potentieel om genetische gegevens in ziektesurveillance te verbeteren, wat uiteindelijk de ontwikkeling van vaccins en de identificatie van nieuwe varianten versnelt.
- Potentieel om de eigenschappen van nieuwe ziekteverwekkers te helpen bepalen, hun eigenschappen te voorspellen en te identificeren of soortoverschrijdende sprongen waarschijnlijk zijn.
- Voorspellen welke nieuwe varianten van reeds circulerende ziekteverwekkers, zoals SARS-CoV-2 en influenzavirussen, kunnen ontstaan en welke behandelingen en vaccins de impact daarvan het best kunnen beperken.
- Mogelijke AI-ondersteunde integratie van gegevens op populatieniveau met gegevens van bronnen op individueel niveau - waaronder draagbare technologieën zoals hartslag en stappentellingen - om uitbraken beter te detecteren en te monitoren.
- AI kan een nieuwe interface creëren tussen zeer technische wetenschap en professionals in de gezondheidszorg met een beperkte opleiding, waardoor de capaciteit wordt verbeterd in omgevingen die deze hulpmiddelen het hardst nodig hebben.
AI alleen is niet voldoende
Niet alle gebieden van pandemische paraatheid en respons zullen echter evenveel invloed ondervinden van de vooruitgang in AI. Terwijl bijvoorbeeld eiwit taalmodellen veelbelovend zijn voor een sneller begrip van hoe virusmutaties de verspreiding en ernst van de ziekte kunnen beïnvloeden, kan vooruitgang in basismodellen slechts bescheiden verbeteringen opleveren ten opzichte van bestaande benaderingen voor het modelleren van de snelheid waarmee een ziekteverwekker zich verspreidt.
Ook zijn de wetenschappers voorzichtig met de suggestie dat AI alleen voldoende potentie heeft om de uitdagingen die gepaard gaan met infectieziekten en het indammen van een mogelijk pandemie aan te pakken. Ze stellen dat menselijke feedback een belangrijk factor zal blijven spelen en voor het aanpakken en overwinnen van bestaande beperkingen van AI-modellen. De wetenschappers maken zich in het onderzoek vooral ook zorgen over de kwaliteit en representativiteit van trainingsgegevens, de beperkte toegankelijkheid van AI-modellen voor de bredere gemeenschap en de potentiële risico's die gepaard gaan met de inzet van black-box modellen voor het nemen van beslissingen.
“Hoewel AI een opmerkelijk transformatief potentieel heeft voor pandemiebestrijding, is het afhankelijk van uitgebreide wereldwijde samenwerking en van uitgebreide, continue surveillancegegevens”, zegt professor Eric Topol, MD, oprichter en directeur van het Scripps Research Translational Institute.
Dat AI een waardevolle, en wellicht noodzakelijke, technologie is om de pandemische paraatheid te verbeteren, werd vorig jaar al eens beschreven. Ook toen was de conclusie dat AI alleen daarvoor niet voldoende is. Daarvoor is het ook noodzakelijk dat data en analytics beter in het vakgebied epidemiologie geïntegreerd worden.
