DARPA využíva umelú inteligenciu na skrátenie času modelovania prepuknutia vírusových pandémií z týždňov na dni.

Rýchlosť má prednosť pred kritickým preskúmaním: Modely generované umelou inteligenciou majú odôvodniť zásahy ešte predtým, ako ich možno zmysluplne spochybniť.

Jon Fleetwood

Americká armáda financuje systémy umelej inteligencie (AI) určené na drastické zrýchlenie modelovania vírusových epidémií – procesu, ktorý zvyčajne trvá týždne, sa potom zredukuje na niekoľko dní a použije na usmernenie intervencií v reálnom svete.

Inými slovami, čím rýchlejší je model, tým menej času je na spochybnenie opodstatnenosti reakcie.

Toto zrýchlenie nasleduje po infraštruktúrnych programoch DARPA spred pandémie COVID, ktoré sú už zdokumentované a ktorých cieľom je premeniť digitálne genetické sekvencie na syntetizované vírusy a masovo vyrábané protiopatrenia mRNA v rámci pevne stanoveného časového rámca.

Problém, ktorý DARPA uviedla: Modely pandémie boli krehké, nepriehľadné a pomalé.

Podľa publikácie v časopise Science z decembra:

Keď sa SARS-CoV-2 v roku 2020 šíril po celom svete, epidemiológovia sa snažili predpovedať jeho šírenie – a jeho smrteľné následky. Často sa spoliehali na modely, ktoré dokázali nielen simulovať prenos vírusu a mieru hospitalizácie, ale aj predpovedať účinky intervencií: rúšok, vakcín alebo cestovných obmedzení.

Okrem toho, že sú výpočtovo náročné, modely v epidemiológii a iných disciplínach môžu byť čiernymi skrinkami: miliónmi riadkov starej kódovej základne, ktoré sú podrobené jemnému dolaďovaniu operátormi vo výskumných inštitúciách po celom svete. Nie vždy poskytujú jasné usmernenie. „Použité modely sú často dosť krehké a nevysvetliteľné,“ hovorí Erica Briscoe, ktorá bola programovou riaditeľkou projektu Automating Scientific Knowledge Extraction and Modeling (ASKEM) v Agentúre pre pokročilé výskumné projekty ministerstva obrany (DARPA).

Riaditeľ programu Agentúry pre pokročilé výskumné projekty v oblasti obrany (DARPA) tak uznáva, že modely, ktoré riadili reakcie počas éry COVID-19, boli zraniteľné a ťažko interpretovateľné.

To znamená, že po pandémii COVID-19 sa už nebudeme pokúšať spomaliť alebo obmedziť politiku riadenú modelmi.

Cieľom je skôr zrýchliť chod toho istého rozhodovacieho stroja.

Mohsen Malekinejad, epidemiológ z Kalifornskej univerzity v San Franciscu, ktorý pomohol vyhodnotiť produkty ASKEM, hovorí, že existuje „skutočný potenciál“ na urýchlenie modelovania počas epidémie. „Počas pandémie je čas vždy naším najväčším obmedzením. Potrebujeme mať informácie. A potrebujeme ich mať rýchlo,“ hovorí. „Jednoducho nemáme dostatok dátovo gramotných modelárov pre každý jednotlivý výskyt alebo každý iný typ potreby verejného zdravia.“

Program: Modely ohnísk nákazy generované umelou inteligenciou na požiadanie

„Program, spustený v roku 2022 s rozpočtom 29,4 milióna USD, má za cieľ vyvinúť nástroje založené na umelej inteligencii, ktoré uľahčia, zrýchlia a zvýšia transparentnosť modelovania.“

DARPA financovala infraštruktúru, ktorá štandardizuje a urýchľuje modelovanie ohnísk nákazy.

Dôraz sa kladie na rýchlosť, reprodukovateľnosť a použiteľnosť aj pre laikov, aby sa politicky relevantné modely mohli generovať rýchlo – aj keď sú základné predpoklady neúplné alebo kontroverzné.

Ako to funguje: Technické články a poznámkové bloky → Rovnice → Modely

„Nástroje umelej inteligencie v programe automatizujú toto programovanie a umožňujú výskumníkom vytvárať, aktualizovať a kombinovať modely na vyššej úrovni abstrakcie.“

Odstránením veľkej časti technických prekážok spojených s vytváraním modelov tieto nástroje uľahčujú vytváranie modelov ohnísk nákazy, ktoré majú inštitucionálnu váhu – aj keď je vedecký základ slabý alebo neistý.

„Tímy ASKEM vyvinuli systémy umelej inteligencie, ktoré dokážu absorbovať vedeckú literatúru… a extrahovať rovnice a znalosti potrebné na vytvorenie alebo aktualizáciu konkrétneho modelu.“

Vedecká literatúra sa priamo premieňa na opakovane použiteľné komponenty modelu, čo umožňuje rýchle začlenenie strojovo interpretovaných výsledkov výskumu do rozhodovacích rámcov.

„Projekt ASKEM vyvinul metódu na spracovanie týchto zápisníkov, extrakciu podkladových matematických popisov a ich preklad do modelu.“

Neformálne úvahy a prieskumná práca v notebooku sa tak môžu vysokou rýchlosťou transformovať na použiteľné modely, čím sa zmenší priepasť medzi predbežným myslením a smerodajnými výsledkami.

Modelovanie zamerané na intervenciu

„Výsledný model integroval rôzne prenosové a sezónne vzorce vírusov a tiež posúdil účinky intervencií, ako je nosenie rúšok a testovanie.“

Systém je navrhnutý tak, aby vyhodnocoval intervenčné scenáre súbežne s dynamikou ochorení a aby priamo začlenil politické aspekty do procesu modelovania.

„Testeri boli požiadaní, aby modelovali vplyv očkovacej kampane na náklady na hospitalizácie kvôli hepatitíde A u bezdomovcov užívajúcich drogy vo federálnom štáte.“

Tieto nástroje sú zamerané na aplikované vládne otázky – náklady, cieľové skupiny a dopad kampane – a nie na čisto deskriptívnu epidemiológiu.

Tvrdenie o rýchlosti: o 83 % rýchlejšie

„V konečných výsledkoch testeri zistili, že nástroje ASKEM dokázali vytvárať modely o 83 % rýchlejšie v porovnaní so štandardnými modelovacími pracovnými postupmi.“

Proces modelovania je dostatočne rýchly na to, aby sa zmestil do politických a mediálnych časových rámcov, čím sa znižuje možnosť externého preskúmania predtým, ako sa výsledky premenia do praxe.

„V rámci 40-hodinového pracovného týždňa dokázali vytvoriť prakticky použiteľné modely pre niekoľko problémov.“

Keď už rýchlosť nie je limitujúcim faktorom, tlak sa presúva smerom k rýchlej implementácii, a nie k starostlivému overovaniu.

„Transparentnosť“ ako vnútorný signál dôvery

„Vďaka zvýšenej transparentnosti modelov ASKEM testeri tiež zistili, že osoby s rozhodovacou právomocou mali väčšiu dôveru vo výsledky ASKEM ako vo výsledky tradičných modelov.“

„Transparentnosť“ tu funguje menej ako ochranný mechanizmus a viac ako spôsob, ako zvýšiť dôveru medzi osobami s rozhodovacou právomocou.

Vďaka tomu, že sú modely dostatočne zrozumiteľné na to, aby prešli internými auditmi, systém znižuje trenie v rámci inštitúcií a umožňuje zodpovedným osobám konať rýchlejšie, pričom vo výsledkoch stále zohľadňuje nevyriešené neistoty.

Zamýšľaní používatelia: Zdravotnícke, obranné a spravodajské agentúry

„DARPA pracuje na hľadaní agentúr alebo programov v rámci zdravotníctva, obrany a spravodajských služieb, ktoré by chceli používať ASKEM.“

Modelovanie ohnísk nákazy je vnímané ako trvalá schopnosť národnej bezpečnosti a je integrované popri obranných a spravodajských funkciách, a nie ako ad hoc opatrenie v oblasti verejného zdravia.

Záver

DARPA buduje systém, ktorý transformuje vedeckú literatúru, predpoklady a prieskumné analýzy do modelov prepuknutia nákazy – dostatočne rýchlo na to, aby usmerňoval intervencie takmer v reálnom čase.

Ak sa rýchlosť považuje za primárne obmedzenie, okno príležitostí na preskúmanie, námietky a zmysluplné otázky sa nevyhnutne zrúti skôr, ako sa tieto modely dajú použiť na odôvodnenie konania.