Wie KI (künstliche Intelligenz) beim Kampf gegen Covid-19 eingesetzt wird

Im Dezember 2019 hat ein KI-basiertes System, das von einem Startup namens BlueDot entwickelt worden war, einen Bericht als auffällig markiert, der in China eine seltsame Lungenentzündung beschrieb, die in der Stadt Wuhan aufgetreten war. Dieses KI-System ist in der Lage, hunderttausende Artikel und online Posts täglich zu lesen und zu verarbeiten, und das in 65 verschiedenen Sprachen. Bereits zum Jahreswechsel 2019-2020 wurden die Entwickler dieser KI-Lösung über das Problem gewarnt, das erst Tage später von der WHO registriert und veröffentlicht wurde.

Welche Rolle spielt KI bei der Bekämpfung von Covid-19?

Der Coronavirus ist zu einem weltweiten Thema geworden, das weitreichenden Einfluss auf das öffentliche Leben, die Freiheiten von Millionen Menschen und die gesamte Weltwirtschaft nimmt. Im Zentrum all dessen steht der medizinische Kampf gegen das Virus sowie die Behandlung von daran Erkrankten. In dieser globalen Ausnahmesituation kommt dem IT-Sektor, und hier insbesondere dem Bereich KI und daran angrenzenden Feldern wie Big Data, eine herausragende Rolle zu, um neue Lösungen für die Bekämpfung und die Bewältigung der Covid-19 Pandemie zu finden.

Schauen wir uns hier einige KI-gestützte Ansätze an:

1. Desinfizierungs-Roboter

Es ist wichtig, Klinikpersonal durch regelmäßige und gründliche Desinfektion ihrer Umgebung und ihrer Arbeitsgeräte vor einer Ansteckung zu schützen. Dafür können auf KI-Basis entwickelte Roboter eingesetzt werden, die sich eigenständig durch Räume bewegen und mithilfe von UV-Licht diese von Bakterien und Viren desinfizieren. So lassen sich in ein paar Minuten große Flächen ganz ohne menschlichen Einsatz gründlich hygienisch reinigen. Jeder Roboter verwendet dafür 8 Birnen, die konzentriertes UV-Licht ausstrahlen, welches wiederum alle Batkerien, Viren und Mikroben abtötet, indem es ihre DNA oder RNA zerstört und sie damit an der Fortpflanzung hindert.

2. Virus Tracking

Die schon eingangs erwähnte KI-Lösung des Startups BlueDot zeigt eindrucksvoll, wie sich ein neuartiges oder auffälliges Virus erkennen und verfolgen lässt. Neben textbasiertem Input kann das System dank Verarbeitung auch von natürlicher Sprache (natural language processing – NPL) hunderttausende von Reden, Vorträgen und Audio-Beiträgen durchforsten und nach relevanten Informationen filtern. Zudem konnte die Software auch anhand der Reisepläne und Bewegungsprofile von Infizierten aus Wuhan auch recht präzise Aussagen treffen, wo und wie schnell sich das Virus weltweit weiter ausbreiten würde.

3.     Dronen 

Länder wie Spanien oder Frankreich setzen bereits Dronen ein, um Ausgangssperren und Kontaktverbote zu überwachen. Aber natürlich können diese “fliegenden Roboter” auch andere Aufgaben übernehmen wie z.B. das Liefern von medizischen Hilfsmitteln, Medikamenten oder Lebensmitteln, ohne dabei Menschen der Gefahr durch Infektion auszusetzen. Ebenso können Drohnen mit entsprechenden thermischen Sensoren ausgestattet werden, um Menschen mit erhöhter Temperatur bzw. Fieber erkennen zu können.

4. Entwicklung von Medikamenten und Behandlungen

Aktuell forscht das DeepMind Team von Google mithilfe seiner neuesten KI-Algorythmen und seiner enormen Rechnerleistungen an den Virus-Proteinen, um diese besser zu verstehen und die Grundlagen zu liefern, mit deren Hilfe Medikamente oder Behandlungsmethoden entwickelt werden können.

5. Fiebererkennung in öffentlichen Räumen

Dass KI-betriebene Roboter mithilfe von thermischen Sensoren erhöhte Temperaturen erkennen können, hatten wir schon erwähnt. Daneben hat ein chinesisches Unternehmen ein Gerät entwickelt, das durch den Einsatz von Infrarot-Sensoren und KI-Software die Temperatur von Menschen in größeren Gruppen erfassen kann. Diese Lösung wird aktuell im Pekinger Qinghe Bahnhof eingesetzt. In Kombination mit Bilderkennung können die Infrarot-Sensoren die Stirn-Temperatur von bis zu 200 Personen pro Minute mit einer Genauigkeit von 0,5 Grad Celsius messen. Ein Alarm kann automatisch ausgelöst werden, wenn erhöhte Temperaturen festgestellt werden.

6. Identifikation von Infizierten

Natürlich sind solche KI-Lösungen in vielen Bereich umstritten und können, bei Fehlen von entsprechenden Kontollinstanzen und Korrektiven, auch zu unverhältnismäßiger Überwachung führen. In diesem Zusammenhang wird die flächendeckende Überwachung der Bevölkerung in China zu Recht kritisiert. Diese Technologie wird aktuell auch tatsächlich verwendet, um anhand von Gesichtserkennungs-Software die Personen zu ermitteln, bei denen eine erhöhte Temperatur festgestellt wurde. Hierfür stehen dem chinesischen Staat riesige Datenmengen zur Verfügung, die nur dank Big Data und KI zu einer zeitnahen Identifikation konkreter Personen eingesetzt werden können.

Unter dem Namen Health Code hat die chinesische Regierung eine weitere KI-Anwendung entwickelt, um für einzelne Personen ein Krankheitsrisiko zu identifizieren und zu bewerten, das sich aus diversen individuellen Bewegungsdaten wie Reisewege, Aufenthalt in Virus-belasteten Regionen oder Kontakt mit Infizierten ermittelt. Die KI-Lösung setzt dabei komplexe neuronale Netze und Big Data ein, um für jeden Bürger einen Farbcode zu ermitteln, der wiederum darüber entscheidet, ob die Person ein Risiko darstellt oder sich in der Öffentlichkeit bewegen darf. Kritiker monieren hier zu Recht, dass derartige Anwendungen leicht und schnell zur vollständigen Kontrolle und Freiheitsberaubung führen können.

7. Supercomputer und Impfstoffe

Es gibt viele Supercomputer auf der Welt, die Forschern bei der Suche nach einem Impfstoff für bestimmte Viren bereits zur Verfügung stehen. Diese werden z.B. von der NASA, IBM, Huawei und anderen globalen Technologie-Konzernen angeboten.  Bei der Erforschung von Impfstoffen müssen komplexe Berechnungen mit vielen Variablen und riesigen Datenmengen durchgeführt werden. Diese Berechnungen erfordern große Rechnerleistungen, um sie in überschaubaren Zeiträumen durchführen zu können.

8. Kann KI den Coronavirus in Röntgenstrahlen entdecken?

Ein kanadisches Startup und Forscher der Universität von Waterloo betreiben das Open Source Projekt COVID-Net, ein sogenanntes “Convolutional Neural Network”, das COVID-19 in Röntgenbildern erkennen soll. Und auch andere Unternehmen versuchen sich in der aktuellen Coronakrise and KI-Systemen, um den COVID-19 Virus in Röntgenaufnahmen sichtbar zu machen.

Diese Technologie ist jedoch noch umstritten und wird von Radiologen mehrheitlich noch nicht empfohlen, da sich die COVID-19 Viren noch nicht sicher genug von anderen Viren wie etwa Influenza-Viren unterscheiden lassen. Aber die Entwicklung in diese Richtung wird weiter vorangetrieben mit der Zielsetzung, zukünftig aufwändige Tests ersetzen zu können.

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Verena Walter

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