L'intelligenza artificiale applicata per salvare vite.. È un momento straordinario! Ed è solo l'inizio.

Quando l'intelligenza artificiale e la tecnologia vengono applicate per migliorare le condizioni delle persone e per salvare vite, la via è quella giusta. Oggi gli algoritmi vengono già utilizzati per prevedere infarti e in biologia, ad esempio, per produrre farmaci. Dove siamo diretti?

L'intelligenza artificiale che salva la vita.. che momento straordinario!
L'intelligenza artificiale che salva la vita.. che momento straordinario!

L'intelligenza artificiale, per quanto ci si possa sforzare ad essere pessimisti, rappresenta una grandissima opportunità. Oggi, in questo contesto, stiamo vivendo un periodo davvero straordinario, e credo siano semplicemente i primi passi.

Esploreremo frontiere invisibili
con l'aiuto delle macchine.
- Fei-Fei Li, Professor, Computer Science Dept, Stanford; Co-Director, Stanford Human-Centered AI Institute -
L'intelligenza artificiale, secondo Paolo Traverso

Grazie all'AI, potremo prevedere gli infarti

Gli scienziati di Cedars-Sinai hanno sviluppato un algoritmo basato sull'intelligenza artificiale per misurare l'accumulo di placche nelle arterie coronarie, che potrebbe rendere possibile la previsione d'infarto.
Il sistema è stato descritto su The Lancet Digital Health.

Come funziona?

L'accumulo di placche può causare il restringimento delle arterie, il che rende difficile l'afflusso di sangue al cuore, aumentando la probabilità di un infarto. Un test medico chiamato angiografia con tomografia computerizzata coronarica (CTA) acquisisce immagini 3D del cuore e delle arterie, e può fornire ai medici una stima di quanto le arterie di un paziente si siano ristrette. Finora, tuttavia, non esisteva un modo semplice, automatizzato e rapido per misurare la placca visibile nelle immagini.

"La placca coronarica spesso non viene misurata perché non esiste un modo completamente automatizzato per farlo. Quando viene misurato, un esperto impiega almeno da 25 a 30 minuti per fare delle valutazioni, ma ora possiamo utilizzare questo programma per quantificare la placca dalle immagini CTA in cinque o sei secondi".
- Damini Dey, Biomedical Imaging Research Institute, Cedars-Sinai Medical Center -

Dey e i suoi colleghi hanno analizzato le immagini CTA di 1.196 persone sottoposte a CTA coronarica in 11 centri in Australia, Germania, Giappone, Scozia e Stati Uniti. L'algoritmo di intelligenza artificiale è stato addestrato per misurare la placca con un training sulle immagini CTA coronariche di 921 persone precedentemente analizzate da medici qualificati.

Il sistema funziona delineando prima le arterie coronarie in immagini 3D, quindi identificando i depositi di sangue e placca all'interno di esse. I ricercatori hanno constatato che le misurazioni corrispondevano alle quantità di placca osservate nelle CTA coronariche. Hanno anche confrontato i risultati con le immagini scattate da due test invasivi considerati altamente accurati nella valutazione della placca e del restringimento dell'arteria coronaria.

Infine hanno scoperto che le misurazioni effettuate dall'algoritmo predicevano accuratamente il rischio di infarto entro cinque anni.

"Saranno necessari ulteriori studi, ma potremo essere in grado di prevedere la probabilità di avere un infarto in base alla quantità e alla composizione delle placche rilevate da un semplice test".
- Damini Dey -

L'intelligenza artificiale e la biologia sintetica

Nel 1972 la scienziata cinese Youyou Tu scoprì l'artemisia: una potente sostanza estratta da una delle piante della medicina tradizionale cinese, che la porterà nel 2015 a vincere il premio Nobel per la medicina. L'artemisia, infatti, è l'elemento fondamentale di una delle medicine più importanti che abbiamo contro la malaria. Usata in combinazione con altre medicine è in grado di ridurre la mortalità di anche il 70%; però la sua produzione dalla pianta è lenta e costosa.

Intelligenza Artificiale e Biologia sintetica: l'industria del futuro - Simone Bianco

Nel 2006 un'équipe di scienziati guidati da ricercatori dell'Università della California ha ingegnerizzato un lievito modificandone il DNA per poter produrre il precursore della artemisia velocemente e ad un costo bassissimo. È importante notare che il lievito, da solo, non è in grado di produrre artemisia, nemmeno se stimolato.

La scienza che si occupa di ingegnerizzare sistemi biologici si chiama biologia sintetica, la quale, parte dalla conoscenza dei meccanismi di assemblaggio dei sistemi biologici per arrivare a soluzioni anche completamente nuove. Tale disciplina ha moltissimi campi di applicazione, ad esempio la produzione di medicine o di biosintetici, la patologia digitale, la produzione e sicurezza del cibo, la biosensoristica, o la sintesi di batteri.

Il problema della biologia sintetica, come di molte altre scienze, è che si basa su processi lenti e costosi di "trials & errors", ovvero sperimenta una certa struttura con cicli di "aggiustamento", finché ottiene il risultato desiderato. Tutto ciò è molto inefficiente.

"L'intelligenza artificiale è una delle tendenze tecnologiche più importanti, non solo ora, ma anche per i prossimi decenni.
Nei prossimi vent'anni, ridefiniremo il lavoro in funzione dell'intelligenza artificiale e della nostra associazione ad essa".
- Simone Bianco -

La maggior parte degli algoritmi di AI impara attraverso degli esempi.
Ad esempio si mandano in input tantissime immagini di gatti (ormai possiamo etichettarlo come esempio più utilizzato al mondo), in modo che riescano a riconoscere un gatto in un'immagine mai processata.

Recenti avanzamenti nel campo dell'intelligenza artificiale, però, hanno portato a creare algoritmi che sono in grado di imparare le regole del sistema e a creare in autonomia gli esempi dai quali imparare.

È come se uno scacchista, conoscendo benissimo le regole del gioco, invece di imparare la strategia degli scacchi studiando le partite dei grandi maestri, giocasse una miriade di partite contro sé stesso, imparando dall'esperienza.
Una delle conseguenze di questo processo è che lo scacchista non avrà il BIAS dovuto al fatto di avere imparato dal lavoro degli altri.

Cosa succederebbe se si insegnassero alle macchine le leggi chimiche e fisiche che governano i processi biologici!?

Uno degli aspetti da considerare è che l'evoluzione ci ha fornito solo una delle possibili soluzioni a tutti i problemi che i sistemi biologici, come la cellula di lievito nominata in precedenza, hanno dovuto affrontare..

Le macchine, senza il bias di 4 miliardi di anni di selezione naturale, probabilmente, possono arrivare a delle soluzioni diverse. Soluzioni che magari non sono ottimizzate per la sopravvivenza in condizioni avverse, ma sono ottimizzate per aspetti più utili per noi, come la sintesi di una medicina contro la prossima pandemia, oppure di una cellula in grado di uccidere quelle di cancro.

Quindi la macchina intelligente non risolve solo il problema della velocità dell'innovazione, ma aumenta lo spazio delle soluzioni dandoci la possibilità di creare strutture nuove.. strutture che non sono mai state realizzate.

Riesco a immaginare un futuro in cui la sinergia tra la macchina e il sistema biologico è così organica da permetterci di ridurre l'input umano di routine e liberare la creatività del ricercatore che dovrà esclusivamente pensare a cosa servirà la propria macchina biologica invece di pensare a come realizzarla.
- Simone Bianco -

Conclusioni

La promessa di queste nuove tecnologie è davvero enorme. L'umanità deve iniziare a pensare in maniera nuova in merito alla risoluzione dei problemi attuali e futuri.

Dobbiamo abbandonare l'idea, che deriva da film e libri, di un'AI proiettata verso macchine intelligenti che vogliono dominare il mondo e ridurci in schiavitù.

Hal 9000 - 2001: Odissea nello spazio
Hal 9000 - 2001: Odissea nello spazio

Invece la dobbiamo abbracciare. Dobbiamo pensare a questa intelligenza artificiale e alle sue applicazioni, come un'enorme opportunità per il nostro futuro, e per quello del nostro pianeta.


Per approfondire

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