I sistemi cognitivi comprendono e costruiscono una conoscenza da varie fonti di informazioni. Possono “leggere” un testo, “vedere” le immagini e “sentire” il linguaggio naturale effettuando una fusione perfetta tra la comprensione del linguaggio naturale e la generazione di ipotesi con l’apprendimento dinamico, per ottenere una soluzione rapida ed accurata. Essi favoriscono la comprensione di dati complessi e non strutturati, attuano un’analisi avanzata per pesare e stimare le risposte, offrendo risposte utili, non definitive, basate su una scelta probabilistica, assegnando un certo livello di confidenza ad ogni risposta o intuizione.

In generale possiamo affermare che i sistemi cognitivi, dinamici e sempre pronti al cambiamento, trasformano i big data in smart data e gli utenti sono in grado di interagire con il sistema con molta facilità in una sorta di conversazione continua. Dunque, mentre i sistemi programmabili classici sono basati su regole deterministiche, eseguendo cioè set di istruzioni predeterminate, i sistemi cognitivi sono progettati con lo scopo di pesare informazioni da fonti multiple, di ragionare ed offrire ipotesi da prendere in considerazione.

Watson

IBM Watson
IBM Watson
https://www.ibm.com/watson

Negli ultimi anni si è potuto assistere ad un notevole incremento dell’utilizzo di tecnologie col fine di supportare la decisione clinica.

Watson rappresenta un sistema cognitivo basato su intelligenza artificiale sviluppato da IBM, che può essere applicato in svariati settori.

Un esempio significativo è lo sviluppo di Watson Health, che aiuta medici e specialisti a formulare diagnosi, migliorare e accelerare la ricerca oltre che a scovare tra archivi digitali, sempre più capienti, informazioni e casi di studio utili nel processo decisionale per attuare la miglior terapia possibile.

Watson ha infatti l’abilità di poter comprendere domande poste in linguaggio naturale, setacciare moli di dati ed informazioni anche non articolate, presentare risposte in modo rapido e conciso, ed è per questo motivo che si è pensato di impiegarlo a fianco dei medici professionisti con il compito di immagazzinare, recuperare ed analizzare l’immenso dominio di informazioni biomediche. Nel processo di decision making, Watson è in grado di esaminare le condizioni di un paziente, presentare i possibili trattamenti relativi e consentire al medico di fare pruning tra le possibili terapie.

Uno dei servizi più interessanti offerti da Watson rappresenta il riconoscimento e la classificazione di immagini.

Nel video seguente viene mostrato come Watson acquisisce le informazioni ed impara da esse.

Curiosità: In Giappone Watson è riuscito ad individuare la corretta cura per una donna affetta da una rara forma di leucemia; il sistema di IBM ha confrontato i cambiamenti genetici della paziente con un database di venti milioni di pubblicazioni sulla ricerca sul cancro ed in dieci minuti ha indicato un possibile trattamento.

Queste recenti scoperte stanno cambiando radicalmente la vita umana, l’acquisizione della conoscenza, il modo con cui il lavoro viene eseguito e come le persone apprendono. Sono state adottate soluzioni intelligenti anche in ambienti universitari, le quali, con l’aiuto di Watson, hanno contribuito a migliorare le prestazioni sia degli insegnanti che degli studenti.

Questo tipo di tecnologia può quindi essere utilizzata, tra le altre cose, per incrementare le informazioni, e quindi potenzialmente la conoscenza, a cui il medico ha accesso, in particolare su patologie più rare e meno trattate in letteratura oppure complesse e che comportano percorsi diagnostici assai tortuosi.

Panoramica su Bluemix

Tra le più note piattaforme Cloud che permettono di lavorare con i servizi di Watson ritroviamo Bluemix, implementazione basata su Cloud Foundry di IBM Open Cloud Architecture che costituisce un open source Platform-as-a-Service (PaaS).

Bluemix permette di costruire rapidamente, gestire ed eseguire un range di applicazioni su una piattaforma open-standard nel giro di poche ore. Questa piattaforma permette agli sviluppatori di creare applicazioni cloud in maniera semplice e fornisce servizi a livello aziendale che possono essere facilmente integrati con queste ultime.

L’ambiente Bluemix offre tre tecnologie di cloud computing open-source: Cloud Foundry, Docker e OpenStack; come risultato, le applicazioni possono essere eseguite utilizzando runtimes istantanei, containers o macchine virtuali.

Il programmatore può adoperare con Bluemix diversi linguaggi di programmazione supportati dalla  piattaforma e/o creare applicazione tramite programmazione a flussi grazie all’utilizzo di Node-RED.

Node-RED è completamente scritto in JavaScript, gira su Node.Js e nasce con l’obiettivo di dare, anche a chi non è particolarmente esperto nella programmazione, la possibilità di collegare tra loro dispositivi e/o servizi in maniera semplice e intuitiva tramite nodi.

Lo sviluppo di una applicazione prevede due livelli; inoltre ogni nodo ha una parte “code-behind” che contiene l’implementazione del processo.

L’avvento del cloud computing ha, dunque, offerto nuovi tools e nuove tecniche che hanno dimezzato il tempo previsto per creare una applicazione. Per aggiungere altri servizi e frameworks, Bluemix offre una dashboard per creare, visualizzare e gestire le applicazioni e servizi in modo chiaro, quindi dando libero accesso ad una grande varietà di servizi che possono essere incorporati con le API.

IBM ha annunciato che i servizi offerti da IBM Bluemix sono stati inglobati all’interno del più ampio IBM Cloud contenente diversi servizi.

Applicazione di Watson nella decision making

Passiamo adesso ad un esempio pratico del possibile utilizzo di IBM Watson.

Tramite l’utilizzo dei servizi Offerti da IBM Watson è stato possibile creare in via progettuale da un team di studenti dell’università di Trieste, una applicazione web-based con lo scopo di aiutare i medici nella decision making nella diagnosi dei disturbi temporo mandibolari.

  • I disturbi temporo-mandibolari sono causati da problemi dei muscoli o delle articolazioni della mascella o del tessuto fibroso che li collega.
  • I sintomi possono essere cefalea e indolenzimento dei muscoli masticatori oppure scatto sonoro delle articolazioni della mascella.

Uno dei servizi Watson più interessanti è rappresentato da Visual recognition.

Servizio di Watson che consente agli utenti di comprendere il contenuto di un frame immagine rispondendo alla domanda “Che cosa è in questa immagine?”. Dopo aver caricato l’URL dell’immagine, il servizio restituisce una catalogazione di concetti (oggetti, eventi ecc.) che dovrebbero rappresentare l’immagine, ognuno accompagnato da un punteggio (score) di pertinenza.

Nello sviluppo di applicativi, ogni servizio utilizzato a bisogno di un addestramento alla base per permettere al servizio di lavorare al meglio.

È possibile concludere che Watson utilizzato nel sistema di supporto clinico può essere di grande aiuto non andando però, per ovvie ragioni, a sostituire la figura del medico.

Esempio di funzionamento:

Nel video è possibile vedere il funzionamento della applicazione di esempio. Viene mostrato un metodo di utilizzo del servizio visual recognition e come watson riesce a analizzare dati tramite matching di parole chiave.

Articolo a cura di:
Daniele Gattafoni, Andrea Setzu, Giovanni Cocozza, Christian Vivori, Mattia Carpenedo

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here