Können Uhren und Fitness-Tracker Krankheiten und Pandemien erkennen? KI-Wissenschaftler hoffen es

Australier würden innerhalb von Minuten gewarnt, wenn sie im Rahmen eines ehrgeizigen neuen Plans von Wissenschaftlern erkranken würden, die hoffen, dass künstliche Intelligenz der Schlüssel zur Eindämmung der nächsten Pandemie oder zur Verlangsamung der Ausbreitung von Waffenkrankheiten sein wird.

Forscher der University of South Australia haben ein Stipendium in Höhe von 1 Million US-Dollar erhalten, um zu untersuchen, ob verbrauchertaugliche Technologien wie Smartwatches die frühesten Anzeichen einer Infektion erkennen können, indem sie subtile Veränderungen bei Dingen wie Schlaf und Hauttemperatur messen.

Derzeit dauert es Stunden, bis die Wissenschaft eine Infektion im menschlichen Körper erkennen kann. Aber Axel Bender, der ein Team von Wissenschaftlern leitet, die sich bei der Defence Science and Technology Group der australischen Regierung auf Innovationen konzentrieren, hofft, dass das bald der Vergangenheit angehören wird.

„Unser Ziel ist es, auf Minuten zu reduzieren, also auf 20 Minuten bis eine Stunde“, sagte Dr. Bender.

Er sagte, die Auswirkungen könnten im Falle einer weiteren Pandemie enorm sein, da die Gesundheitsbehörden sofort reagieren und Menschen unter Quarantäne stellen könnten, während die Infektionsraten noch niedrig seien.

„Sie müssten keinen Lockdown mehr verhängen, weil Sie die Infektionswege so früh unterbrechen würden“, sagte Dr. Bender.

Die Forschung, die erstmals in Australien durchgeführt wird, ist Teil einer wachsenden Reihe von Arbeiten, die den Einsatz des menschlichen Körpers als Sensor zur Erkennung biologischer oder chemischer Bedrohungen nutzen. In der australischen Verteidigungsgemeinschaft ist es offiziell als Human Integrated Sensor System bekannt.

Das Projekt wird von der Defence Science and Technology Group finanziert, einer Zweigstelle des australischen Verteidigungsministeriums. Sie hofft, dass die Forschung auch Soldaten auf dem Schlachtfeld und in Katastrophengebieten helfen wird, denen die Bedrohung durch biologische Kriegsführung droht.

Das Versprechen der Technologie hat auch einige Wissenschaftler, wie Dr. Bender, dazu veranlasst, Australien persönlich aufzufordern, im Rahmen einer nationalen Anstrengung in diese Art von Forschung zu investieren.

„Im Wesentlichen würde es keine Ausbreitung einer Krankheit geben, weil man tatsächlich eingreift, bevor es zu Infektionen in großem Maßstab kommt. Man würde es nicht mehr von einer Pandemie sprechen“, sagte er.

Im Laufe der Millionen von Jahren der Evolution ist der menschliche Körper sensibel für Dinge geworden, die ihm Stress bereiten, und reagiert im Allgemeinen sofort darauf.

Der Plan von Wissenschaftlern besteht darin, den Körper als Alarm zu nutzen, um Krankheiten oder biologische Bedrohungen, einschließlich chemischer Kriegsführung, zu erkennen.

Dazu geben sie 100 Studienteilnehmern drei Geräte – einen Oura-Ring, der den Schlaf misst, eine Garmin-Smartwatch, die Aktivitäten verfolgen kann, und eine EmbracePlus-Smartwatch, die Gesundheitsdaten sammelt.

Diese Geräte messen die Vitalfunktionen eines Teilnehmers vor und nach der Impfung gegen COVID oder Grippe, wodurch sein Immunsystem auf ähnliche Weise wie bei einer Infektion herausgefordert wird.

Die Daten werden dann in einen Algorithmus der künstlichen Intelligenz eingespeist, der die subtilen Veränderungen verfolgt, die auftreten, wenn eine Bedrohung für das Immunsystem besteht.

„Wir wissen, dass es eine bestimmte Art von physiologischer Reaktion geben wird“, sagte der leitende Forscher, Professor Siobhan Banks von der University of South Australia.

„Wir hoffen, anhand dieser Daten Algorithmen entwickeln zu können, um … diese frühen Anzeichen einer Immunantwort zu erkennen.“

„Wenn die Menschen wüssten, dass sie krank sind oder ein hohes Risiko haben, krank zu werden, und dass sie möglicherweise ansteckend sind … würde das wirklich bedeuten, dass die Menschen die richtigen Entscheidungen darüber treffen würden, ob sie in soziale Situationen gehen, ob sie gehen arbeiten oder zu Hause bleiben.

Dr. Zygmunt Szpak, dessen Unternehmen Insight Via AI den Algorithmus entwickelt, sagte, das Projekt sei ein bedeutender Schritt für Australien, das über „enorme Fähigkeiten und Talente im Bereich der künstlichen Intelligenz“ verfüge.

„Aber wir sind nicht sehr gut darin, es zu kommerzialisieren“, sagte Dr. Szpak.

„Und das ist eine Art Tragödie, und ich denke, es wird großartig sein, diese Fähigkeit wirklich zu erweitern, damit wir auf unsere eigenen hervorragenden Absolventen zurückgreifen können.“

Dr. Bender hofft, dass diese Art von Technologie bis zum Ende des Jahrzehnts verfügbar sein wird.

Dr. Bender sagte, dass das Wissen, dass jemand so schnell wie möglich infiziert ist, bedeutet, dass er viel schneller mit Medikamenten behandelt werden kann, lange bevor sein Körper mit einem Krankheitserreger belastet wird.

Dies würde auch bedeuten, dass Ausbrüche auf Bevölkerungsebene durch gezielte Quarantäne besser bewältigt werden könnten, und die Notwendigkeit von Sperren könnte dadurch entfallen.

„Man kann tatsächlich infizierte Menschen vom Rest der Bevölkerung isolieren, und zwar zu einem Zeitpunkt, an dem die infizierte Person nicht infektiös ist, was bedeutet, dass man den Infektionsweg viel früher unterbricht“, sagte er.

Dr. Bender glaubt auch, dass die Technologie rund um ein integriertes menschliches Sensorsystem irgendwann in der Lage sein wird, neue und neu auftretende Infektionen auf die gleiche Weise zu erkennen, wie sie alte erkennt – indem sie winzige Veränderungen im Körper wahrnimmt.

Diese Informationen werden dann mit aktueller Technologie kombiniert, um schnell Algorithmen zur Erkennung dieser neueren Viren zu erstellen.

Experten des öffentlichen Gesundheitswesens sind jedoch hinsichtlich der vorgeschlagenen Vorteile vorsichtiger.

Professorin Nancy Baxter, Leiterin der Melbourne School of Population and Global Health an der University of Melbourne, sagte, der Plan sei „wahrscheinlich machbar“, hänge jedoch von der Art des Virus oder der Bakterien ab, die die Infektionsquelle darstellten.

„Ich denke, wenn sie über den Versuch sprechen, Lockdowns zu verhindern, dann halte ich das für eine Art Blue-Sky-Denkweise und wahrscheinlich zu vielversprechend“, sagte Professor Baxter.

„Ich denke, dass es nützlichere und realistischere Möglichkeiten gibt, über Wearables und die menschliche Gesundheit nachzudenken.“

Professor Tony Blakely, ein Epidemiologe ebenfalls von der University of Melbourne, sagte, die Forschung könnte Menschen dazu ermutigen, sich früher testen zu lassen oder sich zu isolieren.

„Man könnte sich eine orwellsche Welt vorstellen, in der wir alle dieses Gerät tragen müssen und es von jemandem zentral überwacht wird und sobald Ihre Temperatur oder Ihre Herzfrequenz steigt, werden Sie angewiesen, einen Test zu machen“, Professor sagte Blakely.

„Unter all diesen Umständen würde es sehr helfen, aber ich glaube nicht, dass die Gesellschaft dieses Ausmaß an drakonischer Umsetzung akzeptieren würde.“

„Es ist kein Allheilmittel, aber es könnte neben anderen Maßnahmen wie der Bereitstellung von Masken ein wenig helfen.“

Unter biologischer Kriegsführung versteht man Krankheitserreger wie Viren, Bakterien und Pilze, die gegen Soldaten eingesetzt und durch Infektionen verbreitet werden.

Dr. Bender sagte, diese Art von Technologie würde es dem Militär ermöglichen, Soldaten zu überwachen, um festzustellen, ob sie möglicherweise mit einem Krankheitserreger infiziert seien.

Dem Plan zufolge könnten erkrankte Soldaten, die Geräte tragen, früher von ihren Einheiten isoliert und anschließend behandelt werden, um so die Ausbreitung von Infektionen zu verhindern.

„Wir wissen, wenn es um … chemische oder biologische Kampfstoffe geht … nicht jeder hält sich an Konventionen, die diese Waffen verbieten“, sagte Dr. Bender.

„Ich behaupte nicht, dass die Bedrohungen schlimmer sind als in der Vergangenheit, aber wir alle haben Wladimir Putin im Zusammenhang mit dem Ukraine-Krieg artikulieren hören, dass er über Atomwaffen verfügt, und er hat artikuliert, dass er über chemische Waffen verfügt und dies möglicherweise auch tun würde Erwägen Sie deren Einsatz, denn die Bedrohungen sind real.“