Memberantas Demam Berdarah Secara Global Dengan Kecerdasan Buatan

 |   Microsoft Indonesia

mozzie

Hibah AI for Earth Microsoft akan membantu para peneliti menghentikan penyebaran infeksi bagi jutaan orang secara berkelanjutan

 

Sebuah mobil mengikuti jalanan kampung bergelombang di Kepulauan Fiji, Pasifik Selatan. Saat melewati lanskap tropis yang subur, seorang wanita di kursi belakang mobil meraih kotak yang penuh dengan tabung plastik tertutup. Dia membukanya satu demi satu dan mengocok isinya secara sistematis melalui jendela yang terbuka.

Ia melepaskan nyamuk hasil modifikasi laboratorium oleh para ilmuwan yang ingin menghilangkan ancaman demam berdarah.

Pelepasan secara berkala yang dilakukan oleh pekerja lapangan dan sukarelawan ini memberikan hasil yang dramatis di komunitas Asia Pasifik dan Amerika Selatan. Kini, para peneliti studi ini beralih ke teknologi digital untuk meningkatkan perjuangan mereka ke tingkat dunia.

Sekitar 40 persen dari populasi dunia – sekitar 3 miliar orang yang tersebar di 100 negara – hidup dalam komunitas yang memiliki risiko terhadap demam berdarah dan virus yang berpotensi mematikan lainnya seperti zika, demam kuning, dan chikungunya.

Kebanyakan dari mereka berjuang melawan kemiskinan dan kepadatan penduduk, dan tragisnya mereka yang paling rentan terhadap penyakit-penyakit ini sering kali berusia sangat muda.

“Memori paling menghantui dari demam berdarah ini adalah rasa sakit di seluruh tubuh,” kenang Evisake Wainigolo, seorang ibu dari Fiji dengan 7 anak, yang terinfeksi saat kecil.  “Sakit yang dirasakan susah dijelaskan.”

Tidak ada obat penyembuh. Tetapi bagaimana jika ada sesuatu yang dapat membatasi nyamuk menginfeksi manusia?

Ternyata ada, yaitu bakteri yang disebut Wolbachia, bagi nyamuk seperti kryptonite bagi Superman. Hal ini disebabkan wolbachia membatasi replikasi demam berdarah dan virus lainnya di dalam tubuh nyamuk.

Menggunakan teknik yang dikembangkan oleh ilmuwan dari Monash University di Australia, World Mosquito Program membiakkan nyamuk-nyamuk dengan sel yang diinfeksi wolbachia dan melepaskannya ke lingkungan untuk kawin dengan nyamuk lokal. Perkawinan silang ini menyebarkan wolbachia ke seluruh populasi nyamuk dan menetralkan kemampuan nyamuk untuk membawa penyakit.

nyamuk

Jenis nyamuk rumah yang umum, Aedes aegypti

Melalui penelitian bertahun-tahun, beberapa percobaan yang gagal serta berbagai kampanye grass root padat karya, telah menciptakan hasil yang memuaskan di komunitas yang ditargetkan.

World Mosquito Program – sebuah konsorsium penelitian nirlaba global yang berkantor pusat di Vietnam – berencana meningkatkan ambisi dan ruang lingkupnya secara dramatis. Program ini dianugerahi hibah Microsoft AI for Earth untuk membuat Wolbachia sebagai penghilang penyakit deman berdarah pada tingkat global.

Dengan bantuan data, machine learning,  kecerdasan buatan (artificial intelligence – AI), dan kekuatan cloud computing, mikroorganisme yang sederhana ini dapat menjadi pahlawan kesehatan bagi masyarakat internasional.

Kunci keberhasilan adalah menentukan titik rilis terbaik bagi nyamuk termodifikasi ini agar dapat memaksimalkan dampaknya, menurut Ben Green, Senior Manager Project Delivery di World Mosquito Program, yang berupaya mencapai tujuan untuk melindungi 100 juta orang di 12 negara.

Para peneliti kini sedang mengumpulkan data terperinci dalam jumlah besar untuk menciptakan model deep learning yang akan menentukan titik rilis terbaik di mana pun di dunia.

Lucas Jopa

Kecerdasan Buatan cocok untuk tugas ini karena bisa bekerja di latar belakang dan memungkinkan orang melanjutkan pekerjaan lainnya – Lucas Joppa, Chief Environmental Officer, Microsoft.

Lucas Joppa, Chief Environmental Officer Microsoft, mengatakan Kecerdasan Buatan (atau AI) dapat membantu organisasi nirlaba. Dalam kasus ini, model program AI memiliki potensi untuk mempercepat pekerjaan serta meminimalisir tugas melelahkan dan memakan waktu berlebihan dalam menganalisis data yang selama ini membebani peneliti.

“Peneliti tidak lagi diatur oleh kecepatan dan skala bagaimana mereka melakukan analisis data yang ada. AI memungkinkan peneliti untuk bekerja pada tugas-tugas yang membutuhkan konsentrasi,” kata Joppa. “Mereka dapat mengumpulkan seluruh data, seluruh keahlian yang tersedia, dan meningkatkan operasi mereka di seluruh dunia dibandingkan harus pergi dari proyek ke proyek, lokasi ke lokasi.”

Cara Wolbachia bekerja

Wolbachia adalah tipe bakteri yang secara alami hidup di sekitar 60 persen spesies serangga – tetapi tidak pada Aedes aegypti, nyamuk yang gigitannya dapat menginfeksi manusia.

Saat para ilmwuan memperkenalkan Wolbachia  ke dalam sel-sel dari seekor Aedes aegypti, kemampuan penyebaran virus dari nyamuk ini menurun drastis. Selain itu, Wolbachia juga menghancurkan kehidupan percintaan nyamuk.

Ketika nyamuk jantan dengan Wolbachia dikawinkan dengan betina yang tidak memiliki bakteri tersebut, telur yang dikeluarkan tidak akan menetas. Sedangkan ketika betina yang memiliki Wolbachia dikawinkan dengan jantan yang tidak memiliki bakteri tersebut, telurnya akan memproduksi keturunan dengan Wolbachia. Saat keduanya memiliki Wolbachia, maka, seluruh keturunan mereka akan memilikinya.

Dalam beberapa generasi, jumlah nyamuk dengan Wolbachia akan bertambah terus hingga semua nyamuk memiiki bakteri tersebut. Hasilnya: manusia akan tetap berhadapan dengan nyamuk, tapi akan terbebas dari penyakit-penyakit tersebut.

YouTube Video

Memberikan Harapan

Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti di Wold Mosquito Program telah menyempurnakan cara memperkenalkan Wolbachia ke sel-sel nyamuk dan kini mereka sibuk membiakkan nyamuk modifikasi untuk dilepaskan ke sejumlah komunitas di seluruh dunia.

Seorang anak laki-laki di Puducherry, India Selatan, membuka sebuah tabung dan mengocok keluar ratusan nyamuk sembari ia berjalan menyusuri lingkungannya yang miskin. Di sebuah desa dekat Yogyakarta, seorang perempuan menuangkan air yang berisi telur nyamuk ke dalam kolam.

Aktifitas yang sama terjadi di komunitas-komunitas di Kolombia dan Brazil. Dan di Vietnam, seorang pria menusuk tutup tabung plastik ketika dia duduk di kursi belakang sebuah skuter di pasar kota Vinh Luong. “Saat kami melepaskan nyamuk-nyamuk ini, rasanya seperti kami memberikan harapan,” tutur Samu Tuidraki, Kepala Desa  Narewa, sebuah desa di Fiji.

ben green

Kami akan mampu melepaskan nyamuk-nyamuk Wolbachia dengan analisis efek paling besar pada skala nasional, dibandingkan pada skala daerah. – Ben Green,  Senior Project Delivery Manager, World Mosquito Program

Negara Bagian Queensland di Australia Utara pada dasarnya telah dinyatakan bebas dari demam berdarah untuk pertama kalinya dalam 200 tahun, setelah diberlakukannya kampanye rilis yang intensif. Upaya lain yang ditargetkan adalah membuat kemajuan yang pesat di Asia dan Amerika Selatan, yang telah lama berusaha untuk menghapus populasi nyamuk dengan insektisida.

“Metode Wolbachia kami bersifat natural dan berkelanjutan,” kata Green. “Sebagai perantara kesehatan publik berskala besar, kami percaya bahwa metode ini akan menghemat biaya. Bukti yang ada menunjukan bahwa metode ini akan bertahan di populasi lokal hingga tujuh tahun. Dan kami berharap ini terus berlanjut.”

Bagaimana machine learning dan kecerdasan buatan dapat membantu perlawanan global

Mitra data science World Mosquito Program, Gramener, tengah mengembangkan machine learning untuk model kecerdsan buatan. Ini akan menggabungkan titik rilis yang ada serta berbagai seperangkat data lainnya tentang kepadatan populasi manusia, penggunaan lahan, lokasi industri, cuaca, dan variabel lainnya. Citra satelit akan menjadi bagian besar dalam memetakan daerah perkotaan besar dengan akurasi strategis dan granular.

Tujuannya adalah untuk menentukan berbagai titik rilis yang memberikan dampak terbaik dalam area paling kecil 100 meter persegi.

“Kami ingin menargetkan lingkungan yang paling membutuhkan bantuan kami,” kata Green. “Kami bisa melepaskan nyamuk Wolbachia di daerah yang bisa memberikan manfaat paling besar pada skala nasional daripada skala lokal. Ambisi kami adalah melihat satu negara dan menjalankan model untuk seluruh wilayah perkotaannya dan memberikan gambaran yang bisa memberikan dampak terbesar. ”

YouTube Video

Joppa mengatakan machine learning dan kecerdasan buatan adalah alat ampuh untuk organisasi nirlaba yang ingin mengatasi tantangan besar tetapi memiliki sumber daya terbatas.

World Mosquito Program dimulai dengan tujuan mencari solusi untuk mengatasi suatu masalah. Dalam hal ini, mereka mencari cara untuk menetralisir kemampuan nyamuk pembawa penyakit. Setelah itu, mereka harus mencari lokasi yang ideal untuk melepaskan nyamuk-nyamuk ini.”

“Pada saat peneliti mulai mengumpulkan banyak data, hasilnya bakal menjadi masalah karena besarnya set data yang berbeda untuk mencari cara paling efisien untuk digunakan.”

“Pada akhirnya, di sinilah machine learning dapat membantu dengan mengambil semua data untuk mencari satu estimasi probabilitas serta memetakannya. Ini akan menghemat biaya, dan berskala elastis (scalable). Dari pada mencari visualisasi data dan analitik untuk satu area tertentu, Anda sekarang dapat melakukannya untuk satu kota, satu negara, atau untuk seluruh dunia.”

“Itu karena set data yang mereka gunakan dapat disamaratakan secara global. Satu model yang bekerja di wilayah ini dapat bekerja di wilayah mana saja.”