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話題のAI：マイクロソフトが蚊追跡発生予測システム「Premonition」を拡張

話題のAI：マイクロソフトが蚊追跡発生予測システム「Premonition」を拡張
研究室のニコラス・ビラール
主任ハードウェア アーキテクトの Nicolas Villar 氏が、Microsoft のラボで Premonition 蚊追跡システムをテストしています。(Microsoft の写真)

高度なセンサーと人工知能が病気の発生の兆候を事前に察知できるかどうかを調べる実験プロジェクトとしてスタートしてから 5 年が経ち、Microsoft Premonition は本格的なバイオ脅威防御ネットワークへと変貌を遂げています。

プレモニションの研究者たちは、テキサス州ハリス郡に約100のセンサーステーションを設置し、マラリアやデング熱からジカウイルスや西ナイルウイルスに至るまで、様々な病気を媒介する可能性のある蚊の大群を追跡することを目指しています。AIアルゴリズムは、天気予報プログラムが接近する嵐の兆候を探すように、その追跡データを分析して、流行の兆候を探します。

「これは本当に天気図のようなもので、蚊の媒介空間ではこれまで見られなかったものです」と、Microsoft Premonition のシニア ディレクターであるイーサン ジャクソン氏は Geekwire に語った。

Premonition プログラムの拡張は、今週開催されたソフトウェア開発者向けの年次 Microsoft Ignite カンファレンスに合わせて本日発表されました。

人口470万人のヒューストン市を中心とするハリス郡は、Microsoft Premonitionの初期の実験地でした。これらのフィールドテストは、センサーを搭載した蚊取り器が特定の病気を引き起こす特定の種類の蚊を識別できるかどうかを検証することを目的としていました。例えば、マラリアを引き起こすハマダラカ、ジカ熱やデング熱を引き起こすネッタイシマカ、西ナイル熱を引き起こすイエカなどです。

マイクロソフトの研究者たちは、蚊の羽ばたきを追跡する光学センサーのデータに基づき、それが可能であることを発見しました。2016年にハリス郡で行われたフィールドテストでは、このシステムはジカウイルスに関連する蚊を90%の精度で特定しました。蚊の種類は3,600種知られており、そのうち50種がハリス郡で活動していることを考えると、これは決して小さな成果ではありません。

それ以来、ジャクソン氏と彼の同僚は、ワシントン州レドモンドのマイクロソフトキャンパス内に特別に建設された施設（プレモニション試験場として知られている）に野生の蚊を持ち込むことで、システムの機能を拡大してきた。

「これはマイクロソフト初のバイオコンテインメント施設です」とジャクソン氏は述べた。「野生生物を輸入し、卵から飼育し、それをセンサーでデジタル化して分類器に事前学習させることができるという点で、他に類を見ない施設です。」

研究者たちは、ロボットトラップとデジタルモデルを実際の蚊で検証することができます。「マイクロソフトでは、フィードバックループ、つまりアジャイルエンジニアリングループが機能しています」とジャクソン氏は述べました。

予感の実験場
マイクロソフトの研究者たちは、レドモンドキャンパス内のバイオセキュアな「予感実験場」内で、ロボットの設計を評価し、さまざまな種類の蚊を認識できるよう人工知能モデルを訓練している。（マイクロソフト写真）

ラボでの実験は、Microsoft が Premonition のツールを微調整するのに役立ちました。

「私たちは今、これらのシステムを大規模に試用し、この都市にこの種のシステムを導入して24時間365日体制で生物群系を監視した場合に何が起こるかを確認する準備ができています」とジャクソン氏は述べた。

ハリス郡公衆衛生局のウマイル・シャー局長は、この技術の影響が蚊媒介性疾患だけにとどまらないことを期待している。

「この提携では、環境サンプルから既知および新興の病原体を検出する新たなゲノム機能も評価します。これはCOVID-19のような病気にとって特に重要であることが分かっています」と彼はマイクロソフトのブログ投稿で述べた。

どこで感染が拡大するかを予測できれば、公衆衛生当局は、例えば、標的の地域で殺虫剤を使用して蚊の大群を抑制したり、コロナウイルスが拡散する前に捕捉するための地域戦略を強化したりするなど、一歩先を行くことができるだろう。

マイクロソフトの Premonition における企業パートナーの 1 つである Bayer は、2040 年までにマラリアを撲滅するという業界キャンペーンに参加しています。Bayer の Global Vegetable Seeds and Environmental Science 部門プレジデントの Jacqueline Applegate 氏は、Microsoft Premonition によって Bayer が「ベクター制御戦略をさらに的確に規定し、最適化して、最大限の効果を発揮できるようになる」と述べています。

過去5年間、Microsoft Premonitionの技術は、フロリダキーズの砂浜からタンザニアの森林まで、様々な場所でテストされてきました。ジャクソン氏によると、その後の実験では、センサーネットワークが生態系における生物の相互作用に関する幅広い情報を収集できることが示されたとのことです。

より広範な応用を模索するため、マイクロソフトはヴァンダービルト大学、ジョンズ・ホプキンス大学、ピッツバーグ大学、ワシントン大学健康指標評価研究所の研究者と提携しています。今月、この学術コンソーシアムは、国立科学財団の資金提供を受け、生態系全体の活動の予測モデルを開発する92万4000ドルのプロジェクトを開始しました。

ジャクソンは『プレモニション』に対する彼の見方がいかに進歩したかに驚嘆した。

「このプロジェクトを始めた当初、私たちは『蚊の視点から生物学的脅威をどう理解できるだろうか？』という疑問を抱いていました。それが、私たちの初期のエンジニアリングを駆り立てた科学的な問いでした」と彼は語った。「この問いから、私たちはセンサーネットワークを形成する一連の技術があり、そのセンサーネットワークこそが今日欠けているものだという結論に至りました。」

5年を経て、マイクロソフトは、その欠けている部分を埋める準備が整ったと述べている。