Una subvención de Microsoft AI for Earth ayudará a los investigadores a romper la propagación de la infección para millones de personas de manera sustentable
Un auto se pasea a lo largo de un accidentado camino rural en las Islas Fiji en el Pacífico Sur. A medida que pasa a través del exuberante paisaje tropical, una mujer en el asiento trasero toma una caja llena de tubos de plástico sellado. Los abre uno por uno y de manera metódica sacude el contenido a través de una ventana abierta.
Ella libera un lote de mosquitos criados en laboratorio que han sido modificados por científicos para eliminar el flagelo de la fiebre del dengue.
Liberaciones regulares como esta, realizadas por trabajadores de campo y voluntarios, producen drásticos resultados de prueba en comunidades seleccionadas en Asia Pacífico y Sudamérica. Ahora los investigadores han cambiado a tecnologías digitales para escalar su lucha a nivel mundial.
Alrededor del 40 por ciento de la población mundial – alrededor de 3 mil millones de personas en 100 países – viven en comunidades con riesgo de dengue y otros virus que son mortales de manera potencial transmitidos por mosquitos como el Zika, la fiebre amarilla y el Chikunguña.
Muchas de esas personas luchan con la pobreza y la sobrepoblación y de manera trágica los más vulnerables a esas enfermedades son a menudo las personas muy jóvenes.
“El recuerdo inquietante del dengue es el dolor de cuerpo”, recuerda Evisake Wainiqolo, una madre fiyiana de siete hijos, que fue infectada de niña. “El dolor va más allá de cualquier explicación”.
No hay curas. Pero ¿Y si hubiera algo que pudiera frenar el poder de los mosquitos de infectar a las personas?
Bueno, sí lo hay. Es una bacteria llamada Wolbachia. Y, en cierto sentido, es para los mosquitos lo que la kriptonita es para Superman. Esto se debe a que la Wolbachia limita la replicación del dengue y esos otros virus dentro del cuerpo del mosquito.
El programa World Mosquito cría mosquitos con células infundidas con Wolbachia y los libera en el ambiente para que se apareen con los mosquitos locales. Este mestizaje propaga la Wolbachia a través de poblaciones enteras de mosquitos y neutraliza sus capacidades de transporte de enfermedades.
En cierto sentido, la Wolbachia es para un mosquito lo que la kriptonita es para Superman debido a que limita la replicación del dengue dentro del cuerpo de un huésped.
Años de investigación científica, algunos ensayos y errores, y muchas campañas de base intensivas han entregado resultados impresionantes en comunidades específicas.
Ahora, el programa – un consorcio global de investigación sin fines de lucro ubicado en Vietnam – planea escalar de manera importante sus ambiciones y alcance. Recién ha sido reconocido con la subvención Microsoft AI for Earth para hacer que el impacto de Wolbachia en la disrupción de la enfermedad sea global.
Con la ayuda de datos, aprendizaje automático, inteligencia artificial (IA), y el poder de cómputo de la nube, este humilde micro organismo pronto podría convertirse en un superhéroe internacional de la salud pública.
La clave para el éxito es determinar los mejores puntos de liberación para maximizar el impacto de los mosquitos modificados, comentó Ben Green, gerente de entrega de proyecto en el programa, que ha trabajado para conseguir la meta de proteger a 100 millones de personas en 12 países.
Sus investigadores han comenzado a reunir grandes cantidades de conjuntos de datos detallados para crear un modelo de aprendizaje profundo predictivo que determinará los mejores puntos de liberación en cualquier parte del mundo.
La IA hace su mejor trabajo cuando tan solo desaparece en segundo plano y permite que las personas sigan con la tarea en cuestión – Lucas Joppa, director de medio ambiente en Microsoft
Lucas Joppa, director de medio ambiente en Microsoft, dice que la IA puede cambiar el juego para las organizaciones no lucrativas. En este caso, el modelo de IA del programa tendrá el potencial de turbo cargar su trabajo e impacto al liberar a sus investigadores de la minuciosa y lenta tarea de analizar datos.
“Ya no estarán gobernados por la velocidad y escala de cómo realizan su análisis de datos. La IA hace su mejor trabajo cuando tan solo desaparece en segundo plano y permite que las personas sigan con la tarea en cuestión”, comenta Joppa. “Pueden reunir todos los datos, toda la experiencia disponible y expandir sus operaciones a todo el mundo en lugar de ir de proyecto en proyecto, de lugar en lugar”.
Cómo funciona Wolbachia
La Wolbachia es un tipo natural de bacteria que vive dentro de las células de alrededor de 60 por ciento de las especies de insectos – pero de manera crucial, no lo hace en el Aedes aegypti, el mosquito cuyas mordidas pueden infectar a las personas.
Pero cuando los científicos introducen Wolbachia en las células de un Aedes aegypti, las capacidades del mosquito de esparcir el virus se reducen de manera importante. Sobre todo esto, la Wolbachia también arruina la vida amorosa del mosquito.
Cuando un macho con Wolbachia se aparea con una hembra que no la tiene, los huevos que ella pone no eclosionan. Cuando una hembra con Wolbachia se aparea con un macho que no la tiene, sus huevos producirán crías con Wolbachia. Cuando ambos tienen Wolbachia, entonces otra vez, toda su descendencia lo tendrá.
En tan solo algunas generaciones, el número de mosquitos con Wolbachia se multiplica de manera exponencial hasta que casi todos lo tienen. El resultado: las personas tendrán que soportar todavía las mordeduras de mosquito, pero sus comunidades se liberarán de esas enfermedades.
Liberar esperanza
En años recientes, los investigadores en el programa han perfeccionado las maneras de introducir Wolbachia en las células del mosquito y ahora están ocupados en criar mosquitos modificados que han sido liberados en diferentes comunidades alrededor del mundo.
Un joven en Puducherry, en la parte sur de la India, abre un frasco y sacude docenas de mosquitos conforme camina por una calle en su empobrecido barrio. En una villa cerca de Yogyakarta, en la isla indonesia de Java, una mujer vierte agua que transporta huevos de mosquito en un estanque.
Los mismos tipos de escenas suceden en comunidades específicas en Colombia y Brasil. Y en Vietnam, un hombre quita la tapa de un tubo de plástico mientras se sienta en la parte trasera de una motocicleta en el pueblo de Vinh Luong.
“Cuando liberamos estos mosquitos, es como si liberáramos esperanza”, explica Samu Tuidraki, jefe de Narewa, una villa en Fiji.
Vamos a poder liberar mosquitos con Wolbachia donde tendrán el mayor efecto con análisis a escala nacional, en lugar de hacerlo a escala de barrio. – Ben Green, gerente de entrega de proyecto del programa World Mosquito
El extremo norte de Queensland de Australia ha sido declarado, en esencia, libre de dengue por primera vez en alrededor de un siglo, después de una intensiva campaña de liberación. Otros esfuerzos específicos han comenzado a conseguir un gran progreso en Asia y Sudamérica, donde las autoridades han tratado durante mucho tiempo de eliminar las poblaciones de mosquitos con insecticidas.
“Nuestro método Wolbachia es natural y auto sustentable”, comentó Green. “Como una intervención de salud pública a gran escala, creemos que esta es una manera rentable de hacerlo. La evidencia hasta ahora es que puede mantenerse en poblaciones locales por hasta siete años. Y esperamos que continúe”.
Cómo el aprendizaje automático y la IA ayudarán a hacer la lucha global
Gramener, el socio de ciencia de los datos del programa, desarrolla el aprendizaje automático para el modelo de IA. Aprovechará los registros existentes de puntos de lanzamiento del programa, así como muchos otros conjuntos de datos sobre densidades de población humana, uso de suelo, sitios industriales, clima, y otras variables. Las imágenes de satélite serán una gran parte del mapeo de grandes áreas urbanas con precisión estratégica y granular.
La meta es tener la capacidad de identificar múltiples puntos de liberación, que sean de impacto, dentro de bloques de 100 metros cuadrados.
“Queremos dirigirnos a las áreas donde más se necesita nuestra intervención”, comentó Green. “Podremos liberar mosquitos Wolbachia donde tendrán el mayor efecto con análisis a escala nacional en lugar de hacerlo a escala de barrio. Nuestra ambición es poder ver todo un país y correr el modelo sobre todas sus áreas urbanas y dejar que brinde una instantánea sin precedentes de dónde podemos tener el mayor impacto”.
Joppa comenta que al aprendizaje automático y la IA son potentes herramientas para las organizaciones no lucrativas que quieren afrontar grandes desafíos pero que tienen recursos limitados.
“El programa World Mosquito comenzó con el objetivo de averiguar cómo atacar un problema. En este caso, ellos trabajaron en cómo neutralizar la capacidad de acarrear enfermedades de los mosquitos. Luego trabajaron en dónde necesitaban liberar esos mosquitos”.
“Comenzaron con la recolección de toneladas de datos. Luego, esto se convirtió en un desordenado problema de datos cuando trataron de comparar una gran cantidad de conjuntos de datos para averiguar dónde podrían ser más eficientes”.
“En última instancia, es aquí donde el aprendizaje automático entra en acción. Te permite tomar todos esos datos, abstraerlos en una sola estimación de probabilidad y mapearlos. Es rentable y con una gran escalabilidad. En lugar de averiguar la visualización de datos y la analítica para un área en particular, ahora puedes hacerlo para toda una ciudad, para todo un país, para todo el mundo.
“Esto es debido a que los conjuntos de datos que utilizan se pueden generalizar a nivel global. Un modelo que funciona aquí puede funcionar en cualquier lugar”.
Imagen principal: Mosquitos Wolbachia son liberados en la zona rural de Fiji.
AI for Earth es un compromiso a cinco años de 50 millones de dólares, por parte de Microsoft, para poner a la IA a trabajar para el futuro del planeta. El programa World Mosquito ha sido reconocido con la subvención Signature AI for Earth de Asia Pacífico. Las subvenciones Signature buscan construir un valor compartido con nuestros clientes y socios. Ellos reúnen recursos de equipos globales y regionales de Microsoft, incluido efectivo y soporte en ingeniería, para que los proyectos escalables puedan transformar la manera en la que las personas y las organizaciones monitorean, modelan y gestionan los sistemas naturales de la Tierra.