Δευτέρα, 7 Οκτωβρίου 2019

«Ευφυείς» τρόποι ελέγχου της υγείας από τον βραβευμένο καινοτόμο Shwetak Patel


Της Βάσως Μιχοπούλου
Η εμφάνιση του Shwetak Patel παραπέμπει περισσότερο σε φοιτητή παρά σε καθηγητή πανεπιστημίου. Μπήκε στην αίθουσα των συνεντεύξεων χαμογελαστός, με απλότητα και άνεση χωρίς τη σιγουριά του σπουδαίου επιστήμονα αν και μόλις στα 37 του χρόνια απέσπασε το μεγαλύτερο βραβείο στην επιστήμη των υπολογιστών, το ACM prize in Computing 2018. «Είμαι χαρούμενος γιατί η έρευνα στο πεδίο της πληροφορικής δεν αναγνωρίζεται εύκολα. Ωστόσο δεν είναι δικό μου το βραβείο, είναι της ομάδας μου. Η έρευνά μου πηγαίνει προς τα εκεί που θέλει η ομάδα μου», σχολίασε ο ίδιος. Το βραβείο αναγνωρίζει επιστήμονες υπολογιστών που βρίσκονται στην αρχή ή στη μέση της καριέρας τους, των οποίων η ερευνητική συνεισφορά παρέχει θεμελιώδη αποτελέσματα και έχει ευρεία απήχηση.

Ο αμερικανός καινοτόμος ερευνητής με ρίζες από την Ινδία, που είναι καθηγητής επιστήμης υπολογιστών και μηχανολογίας ηλεκτρικών συστημάτων στο πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον στο Σηάτλ και ηγείται του εργαστηρίου UbiComp (ubiquitous computing), βρέθηκε την περασμένη βδομάδα στη Χαιδελβέργη ως προσκεκλημένος ομιλητής στο 7ο Heidelberg Laureates Forum, δηλαδή, την ετήσια «πνευματική ανταλλαγή»-θεσμό μεταξύ διαφορετικών γενεών επιστημόνων από όλο τον κόσμο, με στόχο να υποδείξει στους παρευρισκόμενους νέους «ευφυείς» τρόπους χρήσης των κινητών τηλεφώνων για την ψηφιακή παρακολούθηση της υγείας. «Η μεγάλη πρόκληση είναι να οδηγείς την έρευνα σε εφαρμογές που έχουν μεγάλη απήχηση και αφορούν μεγάλο κομμάτι της κοινωνίας, για αυτό και επέλεξα να ασχοληθώ με την υγεία. Δυστυχώς η τεχνολογία δεν μπορεί να λύσει όλα τα προβλήματα της ανθρωπότητας. Σου δίνει όμως τα “εργαλεία” να επιχειρήσεις να λύσεις κάποια από αυτά. Προσπαθώ να “μεταφράζω” την έρευνά μου σε χρήσιμες και φτηνές εφαρμογές προσιτές σε όλους», λέει χαρακτηριστικά και συνεχίζει: «εμείς δεν δημιουργούμε τεχνολογία που επιφέρει εξαρτήσεις. Αλλάζουμε τον τρόπο  προσέγγισής της και διερευνούμε τι μπορεί να κάνει για την κοινωνία. Γενικά όμως δεν πρέπει να εναντιωνόμαστε στην τεχνολογία».
Έρευνα για την κοινωνία
Ο Patel μαζί με το βραβείο έλαβε και χρηματικό έπαθλο ύψους 250.000 δολαρίων για την δημιουργική  έρευνα που έκανε μαζί με συναδέλφους πάνω στη χρήση συστημάτων με αισθητήρες που ανιχνεύουν περιβαλλοντικούς κινδύνους και που απλοποιούν την ενεργειακή παρακολούθηση στο σπίτι. Μέχρι τότε τα περισσότερα από τα αντίστοιχα συστήματα απαιτούσαν δαπανηρές και περίπλοκες εξειδικευμένες συσκευές, αποκλείοντας την πρακτική ευρεία χρήση. Ο Patel, ο οποίος είναι επίσης επιτυχημένος επιχειρηματίας, είχε την εξυπνάδα να “μεταφράσει” γρήγορα τις ερευνητικές ιδέες και τις δημοσιεύσεις της ομάδας του σε αληθινές εφαρμογές για τον κόσμο, ιδρύοντας εταιρείες για την εμπορευματοποίηση του έργου τους. “My research community is humanity”, δηλώνει και περιγράφει γελώντας την επιθυμία της μητέρας του να τον κάνει γιατρό για να της λύσει όλα τα προβλήματα υγείας που είχε. Βέβαια γιατρός δεν κατάφερε να γίνει, ωστόσο κατάφερε να λύνει προβλήματα που αφορούν την υγεία, φέρνοντας μια «επανάσταση» στη διάγνωση με screening μέσω κινητού.
Ο Patel αν μπορούσε θα έκανε τους αισθητήρες κάθε φορητής ή μη συσκευής να αποκαλύπτουν εκπληκτικά πράγματα για την υγεία μας. Η δημιουργική του σκέψη ώθησε το 2011 το Ίδρυμα John D. and Catherine T. MacArthur να τον αποκαλέσει «ιδιοφυΐα», ενώ το 2009 αναδείχθηκε από το MIT Technology Review ως κορυφαίος καινοτόμος επιστήμονας ηλικίας κάτω των 35 ετών. Οι καινοτόμες ιδέες και υλοποιήσεις του Shwetak Patel στον τομέα των τεχνολογιών υγείας, δεν άφησαν φυσικά, αδιάφορη ούτε την Google.
HEIDELBERG LAUREATE FORUM FOUNDATION
Γεννημένος επιχειρηματίας
Ο Shwetak Patel ίδρυσε μια εταιρεία με την επωνυμία Zensi, Inc., ενώ ήταν ακόμη μεταπτυχιακός φοιτητής στη Georgia Tech. Μέσω της Zensi ανέπτυξε τεχνολογία για την μέτρηση της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται από οικιακές συσκευές, καθώς και παρόμοια συστήματα για τη μέτρηση της χρήσης νερού και φυσικού αερίου. Το 2010, η Zensi εξαγοράστηκε από την Belkin International, μια επιχείρηση ηλεκτρονικών ειδών που εδρεύει στο Λος Άντζελες, έναντι άγνωστου ποσού. Το 2012 ο Patel υπήρξε συνιδρυτής της SNUPI Technologies—Sensor Network Utilizing Powerline Infrastructure, μιας εταιρείας που ανέπτυξε μια πλατφόρμα επικοινωνιών για να υποστηρίξει πολυάριθμους περιβαλλοντικούς αισθητήρες, οι οποίοι θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν καπνό, μονοξείδιο του άνθρακα, διαρροές νερού, μούχλα, μεθάνιο και άλλους κινδύνους. Η SNUPI, σύμφωνα με το Bloomberg, η οποία υποστηρίχθηκε από την εταιρεία VC (Madrone Venture Group) με έδρα το Σιάτλ και άλλους επενδυτές, πώλησε το WallyHome, το πρώτο προϊόν της στη Sears το 2015.
Ο Patel εφάρμοσε την τεχνογνωσία του σε συστήματα αισθητήρων και στον τομέα της ψηφιακής υγείας. Το 2016, ίδρυσε τη Senosis Health, μια start up που ανέπτυξε μια σειρά εφαρμογών smartphone για τη  διάγνωση και διαχείριση ασθενειών. H Senosis  το 2017 πωλήθηκε στη Nest, μια  θυγατρική της πολυεθνικής Alphabet (μητρική της Google και άλλων εταιρειών που ανήκαν στην Google). Έχουν περάσει σχεδόν δύο χρόνια από τότε που η Google αγόρασε σιωπηρά τη Senosis Health, αλλά η συμφωνία δεν ανακοινώθηκε ποτέ δημοσίως από τις εταιρείες. Ωστόσο τον περασμένο Απρίλιο ο Patel παραδέχτηκε πως συνεργάζεται με τον αμερικανικό κολοσσό στον τομέα της φροντίδας της υγείας. Ο ίδιος λέει πως είναι στην κουλτούρα του εργαστηρίου του να προσεγγίζει ενδιαφερόμενα μέρη, όπως ΜΚΟ, υπουργεία, επιχειρήσεις και να διαχέει την έρευνά του δημιουργώντας συνέργιες. Επίσης θεωρεί πως η ευρεία χρήση της τεχνολογίας από την κοινωνία προωθεί και τον εκδημοκρατισμό της υγείας.
Σπιρομέτρηση με ένα απλό φύσημα στο μικρόφωνο του κινητού
Μια από τις ερευνητικές ομάδες του Patel δημιούργησαν την SpiroSmart, μια εφαρμογή κινητού χαμηλού κόστους, η οποία εκτελεί σπιρομέτρηση χρησιμοποιώντας το ενσωματωμένο μικρόφωνο του κινητού τηλεφώνου. «Με την κανονική μέθοδο σε ένα νοσοκομείο, για παράδειγμα, μπορείς να κάνεις μέχρι 20 σπιρομετρήσεις την ημέρα. Με τη δική μας εφαρμογή μπορείς μέχρι και 10.000 ημερησίως!», λέει ο καθηγητής. Η φιλοσοφία είναι απλή, σύμφωνα με τον εμπνευστή της: «Προσομοιώσαμε την ανθρώπινη τραχεία και την φωνητική οδό και δημιουργήσαμε έναν αλγόριθμο για την ανάλυση του ήχου που αντηχεί μέσα στους πνεύμονες του χρήστη κατά την αναπνοή. Στην περίπτωση προβλήματος στην αναπνευστική οδό μεταβάλλονται ο ήχος και ο συντονισμός του στο εσωτερικό των πνευμόνων. Αυτές οι μεταβολές παρέχουν ακριβή κλινικά αποτελέσματα σε έναν πνευμονολόγο ώστε να εκτιμήσει διαγνωστικά στην κατάσταση». Η συγκεκριμένη έρευνα χρηματοδοτείται από το Ίδρυμα Gates και μέχρι τώρα έχει βρει ευρεία εφαρμογή σε χώρες της Ασίας, της Ινδίας, της Ν. Αφρικής και στην Ταϋλάνδη. Για να επιτευχθεί η λειτουργία της εφαρμογής σε κάθε τύπο κινητού ο Patel και η ομάδα του δημιούργησαν το SpiroCall, όπου οι ενδιαφερόμενοι χρήστες μπορούν να καλούν τον αριθμό 1-800 και να χρησιμοποιούν το τηλεφωνικό δίκτυο για να ελέγξουν τη λειτουργία των πνευμόνων τους. Λαμβάνοντας δε υπόψη ότι η ποιότητα ήχου σε μια τηλεφωνική γραμμή είναι χειρότερη από το κινητό, η ομάδα δημιούργησε ένα πρόσθετο εργαλείο το οποίο βοηθά τους χρήστες του SpiroCall να εκτελούν σωστά τη δοκιμή. Είναι ένα τρισδιάστατο στυλό που αλλάζει τον τόνο του ήχου όταν εκπνέει ο χρήστης.
HEIDELBERG LAUREATE FORUM FOUNDATION
Διάγνωση αναιμίας χωρίς εξέταση αίματος
Στον αναπτυσσόμενο κόσμο, η αναιμία επιδεινώνεται από τον υποσιτισμό ή τις μολυσματικές νόσους. Μια από τις ομάδες του Patel ανέπτυξε την φθηνή εφαρμογή HemaApp, η οποία χρησιμοποιεί την κάμερα του smartphone για να υπολογίσει τις συγκεντρώσεις της αιμοσφαιρίνης. Φωτίζοντας το δακτύλου του ασθενούς με ένα φως LED που αναβοσβήνει και που έχει τοποθετηθεί πάνω από την κάμερα του τηλεφώνου, το HemaApp αναλύει το χρώμα του αίματος. Για να εξασφαλίσει ότι λειτουργεί σε διαφορετικούς τόνους δέρματος και σωματικές μάζες, η ομάδα ανέπτυξε αλγόριθμους επεξεργασίας που χρησιμοποιούν τον παλμό του ασθενούς για να διακρίνουν τις ιδιότητες του αίματός του και τα φυσικά χαρακτηριστικά του δακτύλου του. Ουσιαστικά το HemaApp βομβαρδίζει το δάκτυλο ενός ασθενούς με διαφορετικά μήκη κύματος φωτός και υπέρυθρης ακτινοβολίας και δημιουργεί μια σειρά βίντεο. Με την ανάλυση του τρόπου με τον οποίο απορροφώνται και αντανακλώνται τα χρώματα σε αυτά τα μήκη κύματος, μπορεί να ανιχνευτούν οι συγκεντρώσεις αιμοσφαιρίνης και άλλων συστατικών του αίματος όπως του πλάσματος. «Ήδη η εφαρμογή έχει βρει ευρεία χρήση στο Περού σε συνεργασία με το υπουργείο υγείας, καθώς τα μισά παιδιά στη χώρα είναι αναιμικά», λέει ο καθηγητής.
Διάγνωση του ίκτερου στα νεογνά με smartphone
Η εκτίμηση του ίκτερου στα βρέφη οπτικά είναι υποκειμενική. Για να καλύψει αυτή την ανάγκη, η ομάδα του Patel ανέπτυξε μια “έξυπνη” εφαρμογή τηλεφώνου που ονομάζεται BiliCam, που χρησιμοποιεί τη φωτογραφική μηχανή και το φλας ενός smartphone και μια κάρτα βαθμονόμησης χρώματος. Ο χρήστης κατεβάζει την εφαρμογή, τοποθετεί την κάρτα στην κοιλιά του μωρού  και στη συνέχεια τραβάει μια φωτογραφία. Η κάρτα βαθμονομεί και καταγράφει διαφορετικές συνθήκες φωτισμού και χρωματικούς τόνους δέρματος. Τα δεδομένα αποστέλλονται σε σύννεφο (cloud), αναλύονται μέσω ενός αλγορίθμου μηχανικής μάθησης και σχεδόν αμέσως στο τηλέφωνο του γονέα αποστέλλεται μια έκθεση σχετικά με τα επίπεδα χολερυθρίνης του νεογέννητου. Θεωρητικά, όποιος υποψιάζεται ότι το βρέφος έχει ίκτερο μπορεί να χρησιμοποιήσει την εφαρμογή BiliCam για να το ανακαλύψει χωρίς γιατρό. Το μόνο που χρειάζεται να κάνει είναι να εκτυπώσει την κάρτα βαθμονόμησης χρώματος. «Είμαστε πραγματικά ενθουσιασμένοι με τις δυνατότητες που παρέχει η εφαρμογή ειδικά σε φτωχές χώρες. Μπορεί να κάνει τη διαφορά σε μέρη όπου ναι δεν υπάρχουν εργαλεία για τη μέτρηση της χολερυθρίνης, αλλά υπάρχει καλή υποδομή κινητής τηλεφωνίας» σχολιάζει ο ίδιος. Η σύγκριση των αποτελεσμάτων από το BiliCam με την παραδοσιακή εξέταση αίματος κατέδειξε ότι η εφαρμογή ήταν αποτελεσματική, αν και δεν μπορεί να αντικαταστήσει 100% σε ακρίβεια μια εξέταση αίματος.
Θα μπορούσε κάποιος να καθίσει ώρες να συζητά με τον ευφυή επιστήμονα αλλά δυστυχώς ο χρόνος πιέζει και τον ρωτάω να μου πει λίγα πράγματα για την οικογένειά του, η οποία μετανάστευσε από την Ινδία στην Αμερική και συγκεκριμένα στην ευρύτερη περιοχή της Αλαμπάμα πριν ακόμη ο ίδιος γεννηθεί. Μαθαίνω ότι παρότι ο πατέρας του είναι μηχανολόγος μηχανικός και η μητέρα του μικροβιολόγος και οι δυο δεν ασχολήθηκαν με την επιστήμη, αλλά με την επιχειρηματικότητα. Αρχικά εργάστηκαν σε εργοστάσιο παραγωγής χαλιών και στη συνέχεια, αφού εξοικονόμησαν χρήματα άνοιξαν τη δική τους επιχείρηση, ένα μικρό οικογενειακό μοτέλ. Το μοτέλ αργότερα έγινε μεγαλύτερο και άλλαξε θέση, καθώς η οικογένεια αναγκάστηκε για τις ανάγκες του σχολείου του Shwetak να μετακομίσει στη μεγαλύτερη πόλη της Αλαμπάμα, στο Μπέρμιγχαμ. Ο διαπρεπής επιστήμονας θεωρεί ότι οφείλει την όποια επιχειρηματική του κλίση στους γονείς του και εξηγεί: «…όχι τόσο γιατί μου έδειξαν τι θα πει business, αλλά γιατί με έμαθαν να εργάζομαι σκληρά και να πετυχαίνω τους στόχους μου. Και για αυτό τους ευγνωμονώ…». Όσο για τη συμβουλή του: «Αν επιθυμείς κάτι με πάθος προχώρα το και φτάσε το στα όρια του. Αυτό κάνω κι εγώ  μέχρι τώρα!»