Mit künstlicher Intelligenz gegen das Coronavirus

Die künstliche Intelligenz

Der Begriff künstliche Intelligenz (kurz: KI oder AI) stammt aus dem Bereich der Informatik und beschreibt den Versuch, Entscheidungsstrukturen des Menschen nachzubilden. Ein Computer wird so konstruiert und kalibriert, dass er Problemstellungen selbstständig lösen kann. Dabei wird die getroffene Entscheidung auf Basis von vorliegenden und verwertbaren Daten getroffen. Je größer die Anzahl der Daten, desto genauer die Entscheidung.

Hierzu kommt der Aspekt des maschinellen Lernens hinzu. Insofern eine Entscheidung im Nachgang als fehlerhaft deklariert wurde, merkt sich die Maschine dies und passt seine Entscheidungen an. Die Fähigkeit zu lernen ist eine Hauptanforderung an KI-Systeme. Das zweite Hauptkriterium ist die Fähigkeit des KI-System, mit Unsicherheiten und nicht eindeutigen Informationen umzugehen. Heutzutage können die Maschinen sogar Bilder und Videos auswerten. Dies macht sich beispielsweise die künstliche Intelligenz von Watson von IBM zunutze. Mittels Sensoren erfasst Sie z.B. die Haut und kann sogar medizinische Diagnosen treffen. Über ein sogenanntes neurales Interface kommuniziert die Maschine mit den Menschen. Watson spricht mit Ihnen und simuliert so einen Dialog, um Informationen zu erhalten. Weitere bekannte Beispiele sind Alexa von Amazon oder Siri von Apple.

Häufig wird die künstliche Intelligenz in Computerspielen verwendet, um menschliche Entscheidungen zu simulieren. In Hollywood wurde das Thema der künstlichen Intelligenz bereits häufig aufgegriffen. In diesen Filmen haben die Maschinen oft eine Art der Seele – wie zum Beispiel C3PO in Star Wars. Wissenschaftler weisen aber darauf hin, dass künstliche Intelligenzen keine Gefühle wie Liebe, Hass, Angst oder Freude besitzen. Diese Gefühle können simuliert werden, finden jedoch nicht statt.

Die Forschung in der KI ist sehr allumfassend und Wissenschaftler folgen unterschiedlichen Ansätzen. Aktuell konzentrieren sich einige der Wissenschaftler dabei auf die Bekämpfung der Corona-Pandemie. Wir zeigen Ihnen, was Sie bisher erreicht haben.

Auch Sie können mit Hilfe Ihres Computers gegen das Coronavirus vorgehen

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1. Schwarmintelligenz – Das Folding@Home-Projekt

Bei dem Folding@Home-Projekt hat jeder Mensch auf dem Planeten, der einen Computer besitzt, die Möglichkeit, an dem Projekt teilzunehmen und bei der Erforschung eines Gegenmittels/Impfstoffes zu helfen, auch Sie. Wenn Sie an dem Projekt teilnehmen, wird die unbenutzte Rechenleistung Ihres Computers genutzt, um komplexe medizinische Berechnungen durchzuführen. Dabei werden alle Rechenleistungen konsolidiert und zu einem Supercomputer zusammengeführt. Bereits jetzt haben so viele Personen an dem Schwarm-Projekt teilgenommen, dass sich die Rechenleistung auf 1 ExaFLOPS (das ist eine eins mit 18 Nullen) belaufen, dies ist die Anzahl der Gleitkomma-Operationen pro Sekunde, eine unvorstellbare hohe Rechenleistung. Mit dem gemeinschaftlichen Kampf gegen das Coronavirus entstand bereits jetzt der schnellste Supercomputer der Welt.Wenn Sie mitmachen möchten, folgen Sie einfach diesem Link.

2. Alibaba und das Deep Learning

Der chinesische Großkonzern mit Sitz in Hanghou hat sein Kerngeschäft eigentlich im Online-Handel. Jedoch betreibt das Unternehmen ebenfalls einige Forschungsinstitute. In diesen wurde nun ein Algorithmus entwickelt, der Computertomografie-Aufnahmen auswerten und innerhalb von nur 20 Sekunden sagen kann, ob ein Patient an Covid-19 erkrankt ist oder nicht.

Auch hier kam die Technologie der künstlichen Intelligenz zum Einsatz, genauer genommen handelt es sich um Deep Learning. „Tiefes Lernen ist ein Teilgebiet vom maschinellen Lernen, welches sich auf künstliche neuronale Netze und große Datenmengen fokussiert. Deep Learning wird dazu genutzt, Bilder zu erkennen, Texte zu verstehen und Entscheidungen genauer zu tätigen.“ (https://datasolut.com/was-ist-deep-learning/). Der Algorithmus erhält in diesem Falle Vergleichsbilder. Mit der Anzahl der Vergleichsbilder steigt die Trefferquote, Bilder von infizierten Lungen zu erkennen. Mittlerweile liegt die Trefferquote bei 96 %, Tendenz steigend. Somit ist der Einsatz dieser Technologie schneller und genauer als die bloße Diagnose der Ärzte.

3. Chatbot – Mit der KI reden

Chats sind in der Regel textbasiert, bei denen der Anwender einen Text eingeben kann und ein weiterer Anwender diesen liest und ebenfalls schriftlich reagiert. Bei Chatbots hingegen spricht eine reale Person mit einer Maschine. Dieser reagiert auf gewisse Schlüsselbegriffe – sogenannten Keywords – und gibt eine Antwort. Mittlerweile sind einige Chatbots weiterentwickelt und reagieren sogar adäquat auf semantischer Ebene.

Der Chatbot „Bebot“ des Unternehmens bespoke hilft der japanischen Regierung in der Covid-19 Krise. Nutzer des Chatbots können hier Fragen zum Virus stellen und erhalten direkt eine Antwort. Außerdem erkennt der Bot Situationen, in denen sich der Anwender befindet und spricht Empfehlungen aus. Die vom Nutzer eingegebenen Informationen werden außerdem weiterverarbeitet und dienen zur Früherkennung eines Virus-Hotspots. Bebot bedient sich spezieller Quellen wie die der Vereinten Nationen und der Johns-Hopkins-Universität. Da diese Quellen zuverlässig sind, werden so keine Fehlinformationen an den Nutzer herausgegeben.

4. Technology made in Germany – CureVac

Auf der Suche nach einem Impfstoff gegen das Coronavirus sind auch deutsche Unternehmen im Einsatz. Das in Tübingen ansässige Biotechunternehmen CureVac beteiligt sich rege an dem Wettlauf gegen die Zeit. Den Medien zufolge soll es bereits große Durchbrüche gegeben haben, weswegen sich angeblich Donald Trump die Exklusivrechte an diesem Impfstoff für die USA sichern wollte. Das Unternehmen CureVac dementierte diese Aussagen jedoch und sagte, dass es ein solches Angebot nie gegeben hätte.

Die bisherigen Erfolge weisen darauf hin, dass bei positiven Testergebnissen noch ein Impfstoff im Jahr 2020 möglich wäre. CureVac verwendet dabei die von chinesischen Wissenschaftlern entschlüsselte Gensequenz und den sogenannten viralen Messener-RNA (mRNA). Der Einsatz erfolgt unter der Verwendung von Gensequenzierung, welche durch große Daten (Big Data) und KI zu dem passenden RNA-Impfstoff führen.

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Künstliche Intelligenz verwendet häufig die Technik des Machine Learning, bei der sich das System durch erfolgreiche und fehlgeschlagene Versuche weiterentwickelt und sozusagen aus seinen Fehlern lernt. Im Falle von COVID-19 hilft Machine Learning dabei

Risikogruppen zu identifizieren,
Patienten zu diagnostizieren,
Medikamente schneller zu entwickeln,
die Ausbreitung des Virus vorherzusagen,
Viren besser zu verstehen,
Festzustellen, woher ein Virus kommt und
die nächste Pandemie vorherzusagen.

Die künstliche Intelligenz selbst wird das Coronavirus natürlich nicht besiegen. Sie ist aber ein sehr gutes Instrument, um das Virus besser zu verstehen und die Wartezeit bis zu einem passenden Impfstoff zu verkürzen. Und wie sagte bereits Sun Tzu in seinem Buch Die Kunst des Krieges: “Wenn du Deinen Feind kennst und dich selbst kennst, brauchst du das Ergebnis von 100 Schlachten nicht zu fürchten.“

Quellen:

Haftungsausschluss und allgemeiner Hinweis zu medizinischen Themen: Die hier dargestellten Inhalte dienen ausschließlich der neutralen Information und allgemeinen Weiterbildung. Sie stellen keine Empfehlung oder Bewerbung der beschriebenen oder erwähnten diagnostischen Methoden, Behandlungen oder Arzneimittel dar. Der Text erhebt weder einen Anspruch auf Vollständigkeit noch können die Aktualität, Richtigkeit und Ausgewogenheit der dargebotenen Information garantiert werden. Der Text ersetzt keinesfalls die fachliche Beratung durch einen Arzt oder Apotheker und er darf nicht als Grundlage zur eigenständigen Diagnose und Beginn, Änderung oder Beendigung einer Behandlung von Krankheiten verwendet werden. Konsultieren Sie bei gesundheitlichen Fragen oder Beschwerden immer den Arzt Ihres Vertrauens!