1. Datenauswertung am Beispiel Corona-Virus

Heutzutage werden in der Medizin enorme Datenmengen gesammelt. KI kann dabei behilflich sein, zu ermitteln, welche antiviralen Medikamente an ein spezifisches Protein in der Außenhülle eines Virus binden und es damit blockieren können. Diese Proteine ermöglichen es den Viren, in Zellen des menschlichen Körpers einzudringen und sich zu vermehren. KI kann auch mit Hilfe genetischer Daten virtuell zehntausende neuer Molekülverbindungen erstellen, die für eine Behandlung von Covid-19 potenziell in Frage kommen.

Am 30. Dezember 2019 entdeckte das Start-up-Unternehmen BlueDot² aus Toronto kurz nach Mitternacht eine Häufung von ungewöhnlichen Lungenentzündungen rund um einen Fleischmarkt in Wuhan.³ Nur einige Stunden später wurden die ersten Fälle der neuartigen Coronavirus-Erkrankungen diagnostiert. Noch am selben Tag informierte BlueDot seine Kunden in einem Bericht über seine Erkenntnisse.

Das Unternehmen analysiert mit Hilfe KI-gestützter Algorithmen Mitteilungen öffentlicher Gesundheitsorganisationen, Meldungen in sozialen und traditionellen Medien, Ticketdaten globaler Fluggesellschaften, Meldungen zur Gesundheit des Viehbestands und demografische Daten.

Wohlgemerkt: Es hat Covid-19 nicht entdeckt. Die Angaben in seinem Bericht ermöglichten es jedoch menschlichen Analysten, die Bedrohung durch die neue Krankheit zu interpretieren und zu erkennen. Dessen ungeachtet zeigt der Fall, dass KI künftig dabei helfen kann, ein Virus frühzeitig einzudämmen, bevor es sich ausbreitet.

2. Datenauswertung zur grundlegenden Reformation des Gesundheitssystems 

Auch Medikamente gegen andere, nicht verwandte Leiden wie z.B. rheumatoide Arthritis können daraufhin untersucht werden, ob sie zur Behandlung eingesetzt werden können. Und KI kann die klinische Entwicklung grundlegend reformieren; ihr Einsatz kann klinische Tests möglicherweise beschleunigen, sicherer gestalten und deutlich verbilligen.⁴

All dies ist potenziell von großer Bedeutung, und wenn wir bereits heute über die entsprechende Technologie verfügten, hätte sie gegebenenfalls dazu beitragen können, die Ausbreitung von Covid-19 zu verhindern.

Auch in der Diagnose kann KI hilfreich sein. Derzeit setzt ein Ärzteteam im Krankenhaus von Zhongnan GPU-gestützte KI-Software ein, um visuelle Anzeichen für das Virus zu erkennen.⁵ Die entsprechenden GPU-Prozessoren können mehrere Rechenvorgänge gleichzeitig ausführen und werden normalerweise für hochwertige Videospiele verwendet. Aufgrund dieses Rechentempos sind sie auch für KI-Anwendungen beliebt: GPUs können die für KI erforderlichen parallelen Rechenvorgänge ausführen.

Das Unternehmen Infervision² aus Beijing hat die Software entwickelt, mit deren Hilfe die Ärzte typische Symptome einer Virusinfektion erkennen; sie suchen nach Anzeichen für eine Lungenentzündung. Mit Hilfe von GPUs des Typs NVIDIA V100 analysieren sie dafür Tausende von CT-Aufnahmen. Vor dem Covid-19-Ausbruch wurde diese Technologie für die Diagnose von Lungenkrebs verwendet. Wenn das Virus damit erfolgreich diagnostiziert werden kann, könnte sich die Behandlung anderer Atemwegserkrankungen künftig grundlegend verändern.

Bei der Entwicklung von Impfstoffen spielt die Genomsequenzierung eine wichtige Rolle. Damit lassen sich Genmuster erkennen, die auf die Virulenz einer Krankheit schließen lassen, und genetische Faktoren, die für Immunität sorgen oder eine erfolgreiche Impfantwort sicherstellen.

Die Kosten einer Genomsequenzierung sind im vergangenen Jahrzehnt dank des technischen Fortschritts deutlich von 10 Millionen US-Dollar auf lediglich 1.000 US-Dollar gesunken.⁶ Auch das Tempo hat sich deutlich erhöht. Zahlreiche Biotechnologie- und Pharmaunternehmen investieren hohe Beträge in die Weiterentwicklung der Technologie.

Interessanterweise sind seit dem Ausbruch von Covid-19 auch große Technologiekonzerne an diesem Markt aktiv und könnten für weitere positive Entwicklungssprünge sorgen.

Die großen chinesischen Technologiekonzerne Baidu² und Alibaba² haben z.B. ihre Instrumente und Anwendungen bereits zu einem frühen Zeitpunkt des Ausbruchs zur Bekämpfung des Virus zur Verfügung gestellt. Alibaba² hat der Wissenschaft Gratiszugang zu seiner Genomsequenzierungs-KI angeboten.⁷ Baidu² hat nachgezogen und bietet seine LinearFold-Algorithmen zur Unterstützung bei der Gensequenzierung an.

Diese Technologien haben sich bereits bewährt. Die Zeit für eine Analyse der RNA-Sekundärstruktur des Virus konnte damit von 55 Minuten auf lediglich 27 Sekunden verkürzt werden.