L’intelligence artificielle dans la lutte contre Covid-19

L’intelligence artificielle pourrait jouer un rôle décisif dans l’arrêt de la pandémie de Covid-19. Pour donner une impulsion à cette technologie, le laboratoire d’IA Watson du MIT-IBM finance 10 projets au MIT visant à faire progresser le potentiel de transformation de l’IA pour la société. La recherche ciblera les défis immédiats de santé publique et économiques de ce moment. Mais elle pourrait avoir un impact durable sur la façon dont nous évaluons les risques et y répondons longtemps après la fin de la crise. Les 10 projets de recherche sont présentés ci-dessous.

Détection précoce de la septicémie chez les patients atteints de Covid-19

La septicémie est une complication mortelle du Covid-19, la maladie causée par le nouveau coronavirus SARS-CoV-2. Environ 10 % des patients atteints de Covid-19 contractent une septicémie dans la semaine suivant l’apparition des symptômes, mais seulement la moitié d’entre eux survivent.

L’identification des patients à risque de septicémie peut conduire à un traitement plus précoce et plus agressif et à une meilleure chance de survie. La détection précoce peut également aider les hôpitaux à donner la priorité aux ressources de soins intensifs pour leurs patients les plus malades. Dans un projet dirigé par le professeur du MIT Daniela RusLes chercheurs développeront un système d’apprentissage automatique pour analyser les images des globules blancs des patients afin de détecter les signes d’une réponse immunitaire activée contre la septicémie.

Concevoir des protéines pour bloquer le SRAS-CoV-2

Les protéines sont les éléments de base de la vie, et grâce à l’IA, les chercheurs peuvent explorer et manipuler leurs structures pour résoudre des problèmes de longue date. Prenez des aliments périssables : Le laboratoire d’IA du MIT-IBM Watson AI récemment utilisée pour découvrir qu’une protéine de soie fabriquée par les abeilles pourrait servir d’enrobage pour les aliments prêts à consommer afin de prolonger leur durée de conservation.

Dans un projet connexe mené par des professeurs du MIT Benedetto Marelli et Markus BuehlerLes chercheurs utiliseront la méthode de pliage des protéines utilisée dans leur découverte de la soie d’abeille pour essayer de vaincre le nouveau coronavirus. Leur objectif est de concevoir des protéines capables de bloquer la liaison du virus aux cellules humaines, et de synthétiser et tester en laboratoire leurs créations protéiques uniques.

Sauver des vies tout en relançant l’économie américaine

Certains États rouvrent leurs portes aux entreprises alors même que des questions subsistent sur la manière de protéger les personnes les plus vulnérables au coronavirus. Dans le cadre d’un projet mené par des professeurs du MIT Daron Acemoglu, Simon Johnson et Asu Ozdaglar modélisera les effets des verrouillages ciblés sur l’économie et la santé publique.

Dans un document de travail récent co-écrit par Acemoglu, Victor Chernozhukov, Ivan Werning et Michael Whinston, les économistes du MIT ont analysé le risque relatif d’infection, d’hospitalisation et de décès pour différents groupes d’âge. Lorsqu’ils ont comparé les politiques de confinement uniformes à celles visant à protéger les personnes âgées, ils ont constaté qu’une approche ciblée pouvait sauver davantage de vies. Sur la base de ces travaux, les chercheurs examineront comment les tests antigènes et les applications de recherche des contacts peuvent réduire davantage les risques pour la santé publique.

Quels sont les matériaux qui composent les meilleurs masques ?

Le Massachusetts et six autres États ont ordonné aux résidents de porter des masques faciaux en public pour limiter la propagation du coronavirus. Mais à part le masque N95 très convoité, qui piège 95 % des particules en suspension dans l’air de 300 nanomètres ou plus, l’efficacité de nombreux masques reste incertaine en raison du manque de méthodes normalisées pour les évaluer.

Dans le cadre d’un projet mené par le professeur associé du MIT Lydia BourouibaLes chercheurs mettent au point un ensemble de méthodes rigoureuses pour mesurer la capacité des masques faits maison et de qualité médicale à bloquer les minuscules gouttelettes de salive et de mucus expulsées lors de la respiration normale, de la toux ou des éternuements. Les chercheurs testeront des matériaux portés seuls et ensemble, dans diverses configurations et conditions environnementales. Leurs méthodes et leurs mesures permettront de déterminer dans quelle mesure les matériaux protègent les porteurs de masques et les personnes qui les entourent.

Traitement du Covid-19 avec des médicaments reconvertis

Alors que le nombre de décès liés au Covid-19 augmente dans le monde entier, les chercheurs se battent pour trouver un remède parmi les médicaments déjà approuvés. L’apprentissage automatique peut accélérer le dépistage en permettant aux chercheurs de prédire rapidement si les candidats prometteurs peuvent atteindre leur cible.

Dans un projet mené par le professeur assistant du MIT Rafael Gomez-BombarelliLes chercheurs représenteront les molécules en trois dimensions pour voir si ces informations spatiales supplémentaires peuvent aider à identifier les médicaments les plus susceptibles d’être efficaces contre la maladie. Ils utiliseront les superordinateurs Ames de la NASA et les superordinateurs du CRSNG du ministère américain de l’énergie pour accélérer encore le processus de sélection.

Une approche de la recherche automatisée des contacts privilégiant le respect de la vie privée

Les données des smartphones peuvent contribuer à limiter la propagation du Covid-19 en identifiant les personnes qui ont été en contact avec une personne infectée par le virus, et qui peuvent donc avoir contracté l’infection elles-mêmes. Mais la recherche automatisée des contacts comporte également de sérieux risques pour la vie privée.

Dans collaboration avec le Lincoln Laboratory du MIT et d’autres, les chercheurs du MIT Ronald Rivest et Daniel Weitzner utilisera des données Bluetooth cryptées pour garantir l’anonymat et la sécurité des informations personnelles identifiables.

Surmonter les obstacles à la fabrication et à l’approvisionnement pour permettre l’accès mondial à un vaccin contre les coronavirus

Un vaccin contre le SRAS-CoV-2 serait un tournant crucial dans la lutte contre le Covid-19. Cependant, son impact potentiel sera déterminé par la capacité à distribuer rapidement et équitablement des milliards de doses dans le monde. Il s’agit d’un défi sans précédent dans le domaine de la bioproduction.

Dans un projet mené par des professeurs du MIT Anthony Sinskey et Stacy SpringsLes chercheurs élaboreront des modèles statistiques basés sur des données afin d’évaluer les avantages et les inconvénients de l’augmentation de la production et de la fourniture de vaccins candidats. Les questions portent notamment sur la quantité de capacité de production qui devra être ajoutée, l’impact des opérations centralisées par rapport aux opérations distribuées, et la manière de concevoir des stratégies pour une distribution équitable des vaccins. L’objectif est de fournir aux décideurs les données nécessaires pour parvenir de manière rentable à un accès mondial.

Exploiter les dossiers médicaux électroniques pour trouver un traitement pour le Covid-19

Développé pour le traitement du virus Ebola, le médicament antiviral remdesivir est actuellement en cours d’essais cliniques aux États-Unis pour le traitement du Covid-19. Des efforts similaires visant à réorienter des médicaments déjà approuvés pour traiter ou prévenir la maladie sont en cours.

Dans un projet mené par des professeurs du MIT Roy Welsch et Stan FinkelsteinLes chercheurs utiliseront des statistiques, l’apprentissage automatique et des essais cliniques simulés pour trouver et tester des médicaments déjà approuvés comme traitements potentiels contre le Covid-19. Les chercheurs passeront au crible des millions de dossiers médicaux électroniques et d’allégations médicales à la recherche de signaux indiquant que les médicaments utilisés pour lutter contre des maladies chroniques telles que l’hypertension, le diabète et l’afflux gastrique pourraient également agir contre le Covid-19 et d’autres maladies.

Trouver de meilleurs moyens de traiter les patients atteints de Covid-19 sous respirateur

Les troubles respiratoires dus au syndrome de détresse respiratoire aiguë sont l’une des complications qui amènent les patients atteints de Covid-19 à l’unité de soins intensifs. Là, des machines de sauvetage aident les patients à respirer en pompant mécaniquement de l’oxygène dans les poumons. Mais alors même que les villes réduisent leurs infections à Covid-19 grâce à la distanciation sociale, il subsiste une pénurie nationale de ventilateurs mécaniques et de graves risques sanitaires liés à la ventilation elle-même.

En collaboration avec les chercheurs d’IBM Zach Shahn et Daby Sow, chercheurs du MIT Li-Wei Lehman et Roger Mark développera un outil d’IA pour aider les médecins à trouver de meilleurs réglages de respirateur pour les patients atteints de Covid-19 et à décider combien de temps les garder sur une machine. Une utilisation plus courte du respirateur peut limiter les dommages aux poumons tout en libérant les machines pour les autres. Pour construire leurs modèles, les chercheurs s’appuieront sur des données provenant de patients en soins intensifs atteints du syndrome de détresse respiratoire aiguë, ainsi que de patients atteints de Covid-19 dans un hôpital local de Boston.

Retour à la normale grâce à des mesures d’immobilisation ciblées, des traitements personnalisés et des tests de masse

En quelques mois seulement, Covid-19 a dévasté des villes et des villages du monde entier. Les chercheurs rassemblent maintenant les données pour comprendre comment les politiques gouvernementales peuvent limiter les nouvelles infections et les décès et comment des politiques ciblées pourraient protéger les plus vulnérables.

Dans un projet mené par le professeur du MIT Dimitris BertsimasLes chercheurs étudieront les effets des mesures de confinement et autres mesures destinées à réduire les nouvelles infections et les décès et à éviter l’engorgement du système de santé. Dans une deuxième phase du projet, ils développeront des modèles d’apprentissage automatique pour prédire la vulnérabilité d’un patient donné au Covid-19 et les traitements personnalisés qui pourraient être les plus efficaces. Ils mettront également au point un test peu coûteux, basé sur la spectroscopie, pour le Covid-19, qui peut donner des résultats en quelques minutes et ouvrir la voie à des tests de masse. Le projet s’appuiera sur les données cliniques de quatre hôpitaux aux États-Unis et en Europe, dont l’hôpital Codogno, qui a signalé la première infection en Italie.