Elas estão criando formas de rastrear casos, esterilizar superfícies e encontrar vacinas. As inovações podem até evitar a próxima pandemia.

Um dos problemas mais fatais na luta para conter a pandemia da COVID-19 tem sido a nossa incapacidade de identificar rapidamente quem foi ou não exposto a este inimigo invisível. Períodos de incubação longos e assintomáticos dificultam saber quem deve cumprir a quarentena. As autoridades, lutando para frear a disseminação da doença, pedem para que populações inteiras fiquem em casa, forçando as economias a quase parar.

Buscando mudar tudo isso, cientistas estão utilizando a inteligência artificial (IA) e o Big Data para desenvolver formas de ajudar a identificar indivíduos infectados, a limpar superfícies contaminadas e a tratar - assim como prevenir - a infecção.

Algumas das ferramentas já estão sendo colocadas em prática; outras estão em desenvolvimento. A COVID-19 não é o último vírus que o mundo terá de combater, e talvez a IA e o Big Data possam ajudar a evitar que uma pandemia como essa aconteça novamente.

O que a IA e o Big Data podem fazer para combater a disseminação de doenças infecciosas?

  • A "visualização da saúde populacional" pode ajudar na detecção, intervenção e prevenção precoces
  • Ter superfícies esterilizadas por robôs pode ajudar a controlar a disseminação de infecções
  • O sequenciamento genético e ferramentas para identificar o formato das proteínas virais podem adiantar a descoberta de tratamentos e vacinas eficazes

Veja como fazer isso:

O tamanho do surto nos EUA sugere que o vírus se espalhou sem ser detectado por semanas.1 A testagem em massa é uma das curas para a nossa incapacidade de detectar o vírus com rapidez suficiente. Mas é apenas uma delas.

Imagine se também pudéssemos mapear rapidamente e acompanhar, com o passar de tempo, a ocorrência de sintomas associados ao vírus. E se pudéssemos identificar as ligações entre as pessoas que tiverem testes positivos e as pessoas com as quais elas possam ter tido contato? E se pudéssemos ver isso no contexto de padrões de viagens domésticas e internacionais?

Mesmo agora, empresas de bancos de dados têm modelos de previsão epidêmica que integram amplos bancos de dados médicos com relatórios diários presentes na imprensa mundial e padrões de viagem em tempo real. O acesso a essas previsões poderia oferecer detecção precoce e melhorar a tomada de decisões tanto por governos quanto por indivíduos, para ajudar a evitar a disseminação da doença e salvar vidas.

Várias empresas de previsão epidêmica baseadas em IA geraram alertas antes de haver casos de COVID-19 oficialmente reportados nos Estados Unidos. A BlueDot inicialmente identificou uma "pneumonia incomum" em 30 de dezembro de 2019, publicou um artigo prevendo uma disseminação global e identificou 11 cidades depois de Wuhan que poderiam ter casos de COVID-19 na sequência. A Metabiota, no fim de fevereiro, previu com precisão que a Itália, Coreia e Estados Unidos estavam em risco de se tornar os próximos epicentros para o novo coronavírus.

Outras empresas já podem fornecer o mapeamento em tempo real da incidência da doença para ajudar a identificar onde concentrar os esforços públicos. Por exemplo, a Kinsa oferece dados em tempo real de sintomas de gripe atípicos coletados de pelo menos um milhão de clientes que usam os seus termômetros conectados a aplicativos. Outra empresa, a Relola, desenvolveu uma solução de mapeamento baseada em autorregistros anônimos de estado de saúde ou sintomas.

Imagine elevar o nível desse esforço com tecnologia escalável de chatbot, solicitando que uma população inteira faça atualizações diárias do seu estado de saúde e registre eventuais sintomas. Seria possível criar um panorama completo das condições de saúde por geografia ou qualquer outra categoria ou interesse. As autoridades poderiam direcionar os esforços onde fossem mais necessários.

U.S. Health Weather Map, o mapa do clima da saúde dos EUA, lançado em 18 de março

Foi desenvolvido pela Kinsa em colaboração com um professor da Oregon State University.
Mapa mostrando quanta doença semelhante à influenza acima dos níveis normais esperados foi detectada, nos EUA, desde 1 de março. O mapa codifica cores para mostrar áreas com muitos casos (vermelho), casos moderados (laranja escuro), leves (laranja claro) e baixos (amarelo). O mapa destaca que áreas como Nova Iorque, áreas de Michigan e áreas de Florida são algumas codificadas como vermelhas. A imagem é cortesia de Kinsa, Inc.

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Essa tecnologia pode auxiliar indivíduos, assim como legisladores. E se você pudesse facilmente descobrir que esteve em contato com alguém que foi diagnosticado com COVID-19? Você provavelmente faria uma auto-quarentena e buscaria assistência médica.

Na China, a Qihoo 360 desenvolveu um aplicativo utilizando agregação de dados em massa, que permite que as pessoas saibam se viajaram recentemente junto com alguém infectado por COVID-19. Tudo o que você precisa fazer é inserir a data em que viajou e número do voo. Mais de 21 milhões de pessoas utilizaram o serviço nos dois dias após o lançamento.

Tecnologias baseadas em robôs, que já estão em uso e são comprovadamente eficazes, provavelmente serão adotados cada vez mais porque melhoram a eficácia dos esforços de esterilização, ao mesmo tempo em que minimizam os riscos da exposição humana, reduzindo a ameaça de espalhar uma infecção.

Robôs eliminadores de germes podem desinfetar completamente as superfícies. Estudos estão constatando que os robôs de desinfecção podem reduzir as taxas de infecção nos ambientes entre 50% e 100%.2 Não é uma surpresa, portanto, que alguns hospitais e hotéis estão utilizando essas ferramentas.

Robôs UVD semi-autônomos da Blue Ocean Robotics utilizam raios ultravioleta-C para erradicar bactérias e germes de ambientes inteiros de maneira mais rápida e segura do que os humanos poderiam.

De maneira semelhante, empresas privadas de drones podem desinfetar espaços públicos externos. Um único drone, de tamanho padrão, é capaz de levar cerca de 9,5 litros de spray desinfetante e higienizar uma área quase do tamanho de dois campos de futebol americano.3

As inovações em sequenciamento e previsão de estrutura proteica permitiram à comunidade da biotecnologia a começar a experimentar possíveis soluções ao vírus da COVID-19 mais rápido do que teria sido possível anteriormente.

Em 11 de janeiro de 2020, as autoridades chinesas compartilharam a sequência genética do novo coronavírus.4 Mas não é suficiente saber a sequência genética de uma proteína dentro do vírus. Também é importante entender a estrutura da proteína, que determina a sua função.5 Por exemplo, nossos corpos utilizam proteínas de anticorpos que têm formato em Y, e forma ganchos específicos que se agarram a vírus e bactérias e os marca para eliminação.

Descobrir o formato de uma nova proteína, como a proteína "spike" do coronavírus, que se agarra às células hospedeiras e as infecta, historicamente exige tempo e recursos dos especialistas (são necessárias ferramentas de imagem de alta resolução). Em contrapartida, empresas de tecnologia, tais como Baidu e Google DeepMind, foram capazes de usar algoritmos de IA para prever a estrutura da proteína com base no seu código genético mais rápido e com maior precisão.

Como resultado, a Organização Mundial da Saúde destaca que a pesquisa sobre a COVID se acelerou a uma velocidade incrível.6 Há dois ensaios clínicos sobre vacinas em andamento, mais de 50 candidatos à vacina em avaliação clínica e inúmeras pesquisas de tratamentos em potencial.7 Por exemplo:

  • A Regeneron planeja iniciar, até a metade de abril, a fabricação em larga escala de um "coquetel" terapêutico de anticorpos, neutralizador de vírus, para se colar à proteína "spike" e bloquear sua capacidade de infectar as células hospedeiras.

  • A Moderna está trabalhando em uma vacina que entregaria um DNA de proteína "spike" no corpo de um paciente para suscitar uma resposta imune de maneira segura. A empresa foi capaz de ir de uma seleção de sequência para a sua primeira dosagem para paciente humano em apenas 63 dias, e sob uso em emergência, poderia tornar a vacina disponível para algumas pessoas já no outono de 2020.

No nível pessoal, as notícias recentes têm sido tristes e assustadoras. Muitas pessoas estão sofrendo. Pode haver algum conforto e esperança em saber que a engenhosidade humana está desenvolvendo novas ferramentas que podem ajudar a reduzir a pandemia atual, e que podem ajudar a evitar que uma crise dessa magnitude aconteça novamente.

No nível de investimento, a IA e o Big Data estão rapidamente transformando o nosso mundo. Apesar do uso da tecnologia não ser novo, sua aplicação está gradativamente atingindo cada vez mais indústrias, e ajudando a resolver mais e mais desafios. A luta contra a COVID-19 é um exemplo muito importante.

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1 “Coronavirus screening may miss two-thirds of infected travelers entering U.S.” The Harvard Gazette, 4 de março de 2020.

2 “Bring in the Robot Cleaners: Travel Industry Innovations for the Pandemic,” The New York Times, 28/3/2020.

3 “Fever-Detecting Goggles and Disinfectant Drones: Countries Turn to Tech to Fight Coronavirus,” The Wall Street Journal, 10 de março de 2020.

4 Apesar de muito menos complexo que o genoma humano (que tem 3,2 bilhões de nucleotídeos), o comprimento do RNA para esta família de coronavírus é a maior do que qualquer vírus RNA (tem 29.904 nucleotídeos)).

5  AlphaFold: Using AI for scientific discovery, 15 de janeiro de 2020.

6 Observações do Diretor Geral da OMS no briefing de mídia da COVID-19, 6 de abril de 2020.

7 “A Covid-19 Vaccine Will Need Equitable, Global Distribution,” Harvard Business Review, 2 de abril de 2020.