Google Cloud AI und das Harvard Global Health Institute arbeiten gemeinsam an einem neuen COVID-19-Prognosemodell

Die Corona-Pandemie hat enorme Auswirkungen auf der ganzen Welt mit sich gebracht. Nicht nur hat die Pandemie unseren Alltag deutlich verändert, sondern auch zu außerordentlichen Beispielen von menschlichem Mitgefühl geführt. Nirgendwo waren sowohl die Herausforderungen als auch das Durchhaltevermögen ersichtlicher als bei Mitarbeiter*innen in systemrelevanten Berufen, die weiterhin unermüdlich im Einsatz sind.

In Zusammenarbeit mit dem Harvard Global Health Institute veröffentlicht Google Cloud die COVID-19 Public Forecasts als eine zusätzliche Informationsquelle für Ersthelfer*innen im Gesundheitswesen, im öffentlichen Sektor und in anderen betroffenen Organisationen, die sich auf die bevorstehende Zeit vorbereiten. Diese Prognosen sind kostenlos erhältlich und bieten eine 14-tägige Vorhersage zu COVID-19-Fällen, Todesfällen und anderen Kennzahlen nach Countys und Bundesstaaten in den USA.

Die COVID-19 Public Forecasts basieren auf öffentlichen Daten, z. B. von der Johns Hopkins University, dem Descartes Lab und dem United States Census Bureau, und werden kontinuierlich unter der Leitung des Harvard Global Health Institute aktualisiert.

„Das Modell der COVID-19 Public Forecasts erstellt Prognosen für die entscheidende Behörde im öffentlichen Gesundheitswesen – das County. In Verbindung mit den County-bezogenen Kennzahlen zur Abschwächung der Corona-Pandemie des Harvard Global Health Institute ermöglicht das Modell der COVID-19 Public Forecasts gezielte Tests und Maßnahmen für das öffentliche Gesundheitswesen von jedem einzelnen County. Durch die Bereitstellung präziser, zeitnaher Vorhersagen zu Krankheitsfällen, Infektionen, stationären Aufnahmen und Todesfällen sowohl für politische Entscheidungsträger als auch für die breite Öffentlichkeit werden wir besser auf die sich rasch entwickelnde Coronakrise reagieren können“, erklärt Dr. Thomas Tsai, Chirurg und Forscher für Gesundheitspolitik in der chirurgischen Abteilung des Brigham and Women's Hospital und an der Fakultät für Gesundheitspolitik und -management an der Harvard T.H. Chan School of Public Health.

Neben anderen Datenquellen können die COVID-19 Public Forecasts für diejenigen hilfreich sein, die an vorderster Front auf die Pandemie reagieren und versuchen, den Verlauf von COVID-19 in ihrer Region besser zu verstehen und sich darauf vorzubereiten. Beispielsweise können Gesundheitsdienstleister die prognostizierte Anzahl von COVID-19-Fällen in ihrer Ressourcenplanung für Schutzausrüstungen sowie für die Personal- und Einsatzplanung berücksichtigen. Ebenso können die Gesundheitsämter der Bundesstaaten und Countys die Prognose der Infektionen in den kommenden zwei Wochen dazu nutzen, eine geeignete Teststrategie auszuformulieren und Risikobereiche für neue Ausbrüche zu identifizieren.

„Als Anbieter im Gesundheitswesen ist es für uns von entscheidender Bedeutung, die Entwicklung dieser Pandemie immer genauer vorhersagen zu können, damit wir uns darauf vorbereiten und sie bewältigen können“, so Dr. Edmund Jackson, Chief Data Officer bei HCA Healthcare. „Es ist unglaublich hilfreich, dass Google uns mit seinen einzigartigen Rechen- und KI-Fähigkeiten dabei unterstützt, Antworten auf diese Frage zu finden. Wir freuen uns sehr, Teil dieser Arbeit zu sein.“

Um die COVID-19 Public Forecasts zu erstellen, haben Forscher*innen von Google Cloud einen neuartigen Ansatz für Machine Learning für Zeitachsen entwickelt, der künstliche Intelligenz mit einer soliden epidemiologischen Grundlage kombiniert. Dieses neue Modell basiert auf öffentlichen Daten und nutzt eine Architektur, die es den Forschern ermöglicht, in die verschiedenen Zusammenhänge einzutauchen, die das Modell gelernt hat. So können sie besser verstehen, warum es bestimmte Vorhersagen macht. Wir hoffen, dass dadurch nicht nur die Öffentlichkeit besser versteht, wie das Modell funktioniert, sondern auch weitere Innovationen im Modellbereich für Infektionskrankheiten ermöglicht werden.

Die COVID-19 Public Forecasts können kostenlos in BigQuery abgefragt oder als CSV-Dateien (Prognose nach Bundesstaat als CSV und Prognose nach County als CSV) heruntergeladen werden. Darüber hinaus sind sie über unser Data Studio-Dashboard und als Teil vom National Response Portal verfügbar. Zudem veröffentlichen wir eine umfassende Beschreibung der neuartigen Methodik und der verwendeten Datensätze. Sie finden diese in unserem Whitepaper ebenso wie im Leitfaden. Wie bei allen Prognosen gibt es auch bei den COVID-19 Public Forecasts Einschränkungen, die sorgfältig geprüft werden sollten, bevor sie als Entscheidungsgrundlage verwendet werden. Um die Prognosen herunterzuladen oder zu verwenden, müssen die Nutzer den Nutzungsbedingungen von Google zustimmen.

Google setzt auf die Einhaltung der zentralen KI-Prinzipien. Bei der Entwicklung der COVID-19 Public Forecasts haben wir besonders auf die unverhältnismäßigen Auswirkungen der Krankheit geachtet und darauf, wie sich dies wiederum auf unsere Einhaltung dieser Prinzipien auswirken würde. Dabei ging es insbesondere um Prinzip Nr. 2: „Keine unfairen Vorurteile schaffen oder bestärken.“ Untersuchungen des CDC haben gezeigt, dass Menschen mit dunkler Hautfarbe in den USA am stärksten von COVID-19 betroffen sind und unverhältnismäßig hohe Fall- und Sterblichkeitsraten aufweisen. Unser Team hat eine umfassende Analyse zur Verhältnismäßigkeit durchgeführt, um herauszufinden, wie sich diese unverhältnismäßige Betroffenheit auf die Genauigkeit unserer Prognosen auswirkt und wie diese zu interpretieren sind. Wir empfehlen allen Nutzern, die die COVID-19 Public Forecasts als eine Grundlage für Entscheidungen verwenden wollen, die Analyse zur Verhältnismäßigkeit genau zu lesen. Darüber hinaus bitten wir die Vertreter des öffentlichen Gesundheitswesens und der KI-Community offen miteinander zu diskutieren, wie mit diesen Ungleichheiten umzugehen ist und wie ihre Auswirkungen in verschiedenen KI-Modellen gemessen werden können.