Η τεχνητή νοημοσύνη στην υπηρεσία της λήψης αποφάσεων για αντιμετώπιση της πανδημίας COVID-19

Ενδεικτικά σενάρια λήψης μέτρων και προβλέψεις για την πορεία της πανδημίας COVID-19 στην Κύπρο μέχρι τα Χριστούγεννα


Συμπληρωματικά προς τον τομέα της ιατρικής, έχουν επιστρατευτεί διάφορα τεχνολογικά εργαλεία στη μάχη κατά της πανδημίας COVID-19. Ανάμεσα σε αυτά τα εργαλεία, υπάρχουν ορισμένα που χρησιμοποιούν μεθόδους και τεχνικές από την ευρύτερη περιοχή της τεχνητής νοημοσύνης (artificial intelligence) και έχουν ως στόχο να βοηθήσουν στην επεξεργασία πολλών και ετερογενών πηγών δεδομένων με στόχο την εκτίμηση της πορείας της πανδημίας σε συνδυασμό με την αξιολόγηση συγκεκριμένων σεναρίων λήψης μέτρων.

Στην PHOEBE Research and Innovation δραστηριοποιούμαστε τα τελευταία 5 χρόνια στο σχεδιασμό ευφυών συστημάτων για υποδομές ζωτικής σημασίας. Στο πλαίσιο αυτό, σε συνεργασία με το Κέντρο Αριστείας «ΚΟΙΟΣ» του Πανεπιστήμιου Κύπρου, έχουμε αναπτύξει το PandoraSEAL, ένα διαδικτυακό εργαλείο υποστήριξης αποφάσεων, βασισμένο σε τεχνολογίες τεχνητής νοημοσύνης. Το PandoraSEAL ενσωματώνει ένα πρωτοποριακό σύστημα ανάλυσης της επίδρασης διαφόρων σεναρίων λήψης μέτρων για αντιμετώπιση της πανδημίας, το οποίο «μαθαίνει» τη δυναμική της πανδημίας με χρήση ιστορικών δεδομένων από διάφορες χώρες. Οι εκτιμήσεις του PandoraSEAL έχουν ως στόχο να βοηθήσουν τους εμπειρογνώμονες με την ανάλυση των σεναρίων εξέλιξης της πανδημίας κάτω από διαφορετικές συνθήκες

Το εργαλείο χρησιμοποιεί δεδομένα από καταγεγραμμένες ημερήσιες περιπτώσεις μόλυνσης από τον ιό SARS-COV-2, θανάτους και περιπτώσεις ανάρρωσης. Ταυτόχρονα, χρησιμοποιεί δεδομένα προγραμμάτων εμβολιασμού και κατηγοριοποίηση των μέτρων που έχουν ληφθεί σε όλες τις χώρες μέχρι σήμερα. Τα μέτρα αντιμετώπισης της πανδημίας που έχουν προταθεί και υλοποιηθεί παγκόσμια, περιλαμβάνουν δράσεις όπως κλείσιμο σχολείων και χώρων εργασίας, ακύρωση δημόσιων εκδηλώσεων, περιορισμούς στις συγκεντρώσεις, διακοπή της λειτουργίας των μέσων μαζικής μεταφοράς, περιορισμό στο σπίτι, περιορισμούς στις μετακινήσεις εσωτερικού και εξωτερικού και κάλυψη του προσώπου με προστατευτικές μάσκες.

Ποιες είναι οι εκτιμήσεις του PandoraSEAL σχετικά με την πορεία της πανδημίας μέχρι τα Χριστούγεννα και υπό ποιες προϋποθέσεις;

Με αφορμή την επιδείνωση που παρατηρείται τον τελευταίο μήνα, η ομάδα μας πραγματοποίησε πρόβλεψη της πιθανής εξέλιξης της πανδημίας με έλεγχο διαφορετικών σεναρίων λήψης μέτρων. Η πρόβλεψη καλύπτει την περίοδο από τις 10 Νοεμβρίου 2021 μέχρι τις 25 Δεκεμβρίου 2021, ενώ το μαθηματικό μοντέλο (συνδυασμός νευρωνικών δικτύων) έχει εκπαιδευτεί με την χρήση δεδομένων από όλες τις Ευρωπαϊκές χώρες πλην της Κύπρου από την ημέρα έναρξης της πανδημίας σε κάθε χώρα μέχρι και την 1η Νοεμβρίου 2021. Επιπλέον, ο αλγόριθμος που υλοποιείται, υποθέτει ότι οι εμβολιασμοί ακολουθούν ένα σταθερό ρυθμό, δηλαδή οι ημερήσιοι εμβολιασμοί υπολογίζονται σύμφωνα με τον μέσο όρο ημερήσιων εμβολιασμών των τελευταίων 14 ημερών πριν την πρώτη μέρα της πρόβλεψης. 

Ελέγχονται 3 διαφορετικά ενδεικτικά σενάρια λήψης μέτρων για διαχείριση της πανδημίας: 

Σενάριο 1: «Χωρίς μέτρα» (Smooth_Min), σύμφωνα με το οποίο ελέγχεται η περίπτωση διακοπής όλων των μέτρων.

Σενάριο 2: «Υφιστάμενα μέτρα» (Smooth_Freeze), σύμφωνα με το οποίο ελέγχεται η περίπτωση διατήρησης των πιο πρόσφατων μέτρων, χωρίς αλλαγή.

Σενάριο 3: «Μέγιστη αυστηρότητα μέτρων» (Smooth_Max), σύμφωνα με το οποίο ελέγχεται η περίπτωση εφαρμογής των πιο αυστηρών μέτρων ως προς το είδος και την ένταση.

Odoo - Sample 1 for three columns

 

Στην πρώτη εικόνα όπου δεν εφαρμόζονται οποιαδήποτε μέτρα, παρατηρούμε ότι ο κινητός μέσος όρος 7 ημερών των ημερήσιων περιπτώσεων μόλυνσης ενδέχεται να εκτοξευθεί μέχρι και τις 2,000 στις αρχές Δεκεμβρίου.   

Odoo - Sample 2 for three columns

Σενάριο 2: Πρόβλεψη με υφιστάμενα μέτρα

Στην δεύτερη εικόνα, βλέπουμε ότι με διατήρηση των υφιστάμενων μέτρων και συμμόρφωση των πολιτών με αυτά, αναμένουμε ότι ο κινητός μέσος όρος 7 ημερών των ημερήσιων περιπτώσεων μόλυνσης θα πλησιάσει τις 1,500 μέχρι τα Χριστούγεννα.   

Odoo - Sample 3 for three columns

Σενάριο 3: Πρόβλεψη με αυστηρά μέτρα

Στην τρίτη εικόνα, παρουσιάζεται το αποτέλεσμα λήψης όλων των διαθέσιμων μέτρων στο μέγιστο βαθμό. Φαίνεται ότι ο κινητός μέσος όρος 7 ημερών των ημερήσιων περιπτώσεων μόλυνσης αναμένεται να πλησιάσει τις 800 μέχρι το τέλος της περιόδου πρόβλεψης.

Σημειώνεται ότι οι αριθμοί αποτελούν τις μέσες (αναμενόμενες) τιμές και τα αποτελέσματα είναι ενδεικτικά της επίδρασης που μπορεί να έχουν τα διάφορα σενάρια. Σημειώνεται επίσης ότι δεν έχουν ληφθεί υπόψη άλλες παραμέτροι που μπορεί να επηρεάζουν την εξέλιξη της πανδημίας, όπως μεταλλάξεις, αλλαγές στο πρόγραμμα εμβολιασμού, κλπ.


Ποια είναι τα επόμενα βήματα;

Η ερευνητική και τεχνική μας ομάδα θα συνεχίσουν να εργάζονται για τη βελτίωση του εργαλείου, με χρήση περισσότερων και ίσως πιο ποιοτικών δεδομένων, με σχεδιασμό και άλλων αλγορίθμων μοντελοποίησης της δυναμικής της πανδημίας, με ανάπτυξη περισσότερων επιλογών οπτικοποίησης των αποτελεσμάτων και ενσωμάτωση περισσότερης γνώσης από τους ειδικούς στις επιδημίες/πανδημίες. Στο σύντομο μέλλον, εργαλεία όπως το PandoraSEAL, θα ενσωματωθούν στις διαδικασίες λήψης αποφάσεων και θα αποτελούν χρήσιμα όπλα για τους ειδικούς-εμπειρογνώμονες με στόχο την  επιλογή κατάλληλων μέτρων για αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση παρόμοιων φαινομένων.

Το εργαλείο PandoraSEAL έχει αναπτυχθεί στο πλαίσιο του Έργου CONTROL4COVID, το οποίο συγχρηματοδοτήθηκε από το Ίδρυμα Έρευνας και Καινοτομίας.

Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το Έργο μπορείτε να βρείτε στη διεύθυνση: www.phoebeinnovations.com/control4covid

Πιο κάτω μπορείτε να δείτε ένα σύντομο βιντεο που εξηγεί τη λειτουργία και τα οφέλη που αναμένονται από τη χρήση του εργαλείου PandoraSEAL: