Ученые Массачусетского технологического института (MIT) представили систему искусственного интеллекта VaxSeer, которая способна за несколько месяцев до начала сезона гриппа предсказывать, какие штаммы вируса будут доминировать. Используя методы глубокого обучения и десятилетия лабораторных данных, система определяет, какие варианты вируса следует включить в вакцину, чтобы повысить её эффективность. Ретроспективный анализ показал, что VaxSeer чаще угадывал нужные штаммы, чем Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ).
Каждый год эксперты в области глобального здравоохранения принимают ключевое решение — какие штаммы включить в сезонную прививку от гриппа. Это решение должно быть принято заранее, за несколько месяцев до начала эпидемии. Если выбор оказывается удачным, вакцина защищает миллионы людей. Но если прогноз не совпадает с реальностью — эффективность препарата резко падает, что приводит к новым волнам заболеваний и перегрузке системы здравоохранения.
Чтобы уменьшить риск ошибок, ученые из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта MIT (CSAIL) совместно с Клиникой машинного обучения в здравоохранении MIT Abdul Latif Jameel создали новый инструмент, который может изменить подход к профилактике вирусных инфекций.
VaxSeer: как работает интеллект, предсказывающий грипп
Новый алгоритм анализирует десятки лет данных о вирусных последовательностях и лабораторных тестах, чтобы смоделировать, как именно вирус будет развиваться и насколько эффективно против него подействует вакцина.
«VaxSeer использует крупный языковой модельный алгоритм для анализа белков. Он учится распознавать взаимосвязь между распространением вируса и сочетанием его мутаций», — объясняет автор исследования и аспирант кафедры электротехники и информатики MIT Вэнь-сен Ши.
В отличие от традиционных моделей, которые работают со статическими данными, система MIT учитывает динамику вирусной эволюции — то, как быстро меняются его штаммы и какие из них становятся доминирующими.
Искусственный интеллект как предсказатель будущих вирусов
Пока что VaxSeer сосредоточен на белке гемагглютинине (HA) — основном антигене вируса гриппа. Но в будущем система сможет учитывать и другие белки, например нейраминидазу (NA), а также факторы вроде иммунной памяти или ограничений в производстве вакцин.
Исследователи отмечают, что расширение возможностей системы потребует обширных и качественных баз данных, фиксирующих эволюцию вирусов и реакции иммунитета, а такие сведения пока доступны не всегда.
Тем не менее команда MIT уже работает над технологиями, которые позволят предсказывать развитие вирусов даже при ограниченных данных, используя взаимосвязи между разными семействами вирусов.
«Из-за скорости, с которой вирусы мутируют, медицина часто не успевает реагировать. VaxSeer — наш шанс сократить это отставание», — говорит профессор MIT, эксперт по искусственному интеллекту в медицине Регина Барзилай.
По словам исследователя Джона Стокса из Университета Макмастера, работа над системой имеет потенциал, выходящий далеко за пределы гриппа:
«Подход MIT показывает, что можно эффективно прогнозировать развитие даже тех болезней, где мало данных. Это открывает путь к борьбе не только с вирусами, но и с устойчивыми к антибиотикам бактериями и онкологией, резистентной к лечению».
VaxSeer — это шаг к новому поколению предсказательной медицины, где искусственный интеллект не просто анализирует прошлое, а помогает человечеству опередить болезнь — и победить её ещё до начала эпидемии.
