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

Apr 26, 2023

Stellen Sie sich vor, Sie tragen ein kleines Gerät an Ihrem Handgelenk, das die Signale Ihres Körpers an einen Roboter weiterleitet, der speziell darauf trainiert wurde, Ihnen zu sagen, ob Sie mit einer Krankheit infiziert sind.

Es klingt wie ein Orwellscher Griff nach einer verzweifelten Gesellschaft, die einem verborgenen Feind wie dem Cordyceps in The Last of Us gegenübersteht.

Für einige australische Wissenschaftler ist diese Art von Technologie jedoch mehr eine Tatsache als eine Fiktion. Sie haben verraten, dass sie die Möglichkeit einer solchen Lösung mit Hardware testen, die man jetzt kaufen kann.

Forscher der University of South Australia werden Verbrauchertechnologien wie Smartwatches nutzen, um zu sehen, ob sie die frühesten Anzeichen einer Infektion erkennen können, indem sie subtile Veränderungen in Dingen messen wie:

Sie hoffen, dass sie durch die Messung dieser Vitalfunktionen einem Algorithmus der künstlichen Intelligenz beibringen können, genau zu erkennen, wann jemand krank wird.

Sie messen die intimsten Details derjenigen, die sich für die Studie anmelden, und erforschen im Namen der Forschung die höchst privaten Bereiche des Lebens einer Person. Aber sie werden davor zurückschrecken, Fragen zu Dingen wie Sex zu stellen.

Dies stellt einen weiteren Kompromiss beim Datenschutz in einer Welt dar, in der die Technologie immer aufdringlicher wird. Aber Verteidigungswissenschaftler sagen, dass es sowohl in Friedens- als auch in Kriegszeiten große Vorteile haben könnte (mehr dazu gleich).

Ein potenzieller Vorteil: Die Forscher hoffen, dass daraus ein Überwachungssystem entstehen könnte, das die nächste Pandemie verlangsamen oder stoppen könnte.

Axel Bender, der ein Team von Wissenschaftlern leitet, die sich bei der Defence Science and Technology Group der australischen Regierung auf Innovation konzentrieren, sagte, dies könne sogar einen weiteren Lockdown verhindern.

Er sagte, die Gesundheitsbehörden könnten schneller auf eine Pandemiegefahr reagieren und Menschen unter Quarantäne stellen, 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.

Bei der biologischen Kriegsführung werden Krankheitserreger wie Viren, Bakterien und Pilze gegen Soldaten eingesetzt und durch Infektionen verbreitet.

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.

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

Zunächst ist einiges an Recherche erforderlich.

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 von den Studienteilnehmern gesammelten Daten können in einen Algorithmus der künstlichen Intelligenz eingespeist werden, 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. 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.

Einige Experten des öffentlichen Gesundheitswesens sind hinsichtlich der vorgeschlagenen Vorteile ziemlich vorsichtig.

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.“

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.