Freiner la COVID-19 à l’aide des ordinateurs

Lorsqu’on pense au rôle de l’informatique dans la lutte contre la COVID-19, il est difficile de s’imaginer ce qu’il pourrait bien être. Or, James Hughes s’emploie justement à cela. 

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Photo by Clarisse Croset on Unsplash

Le professeur adjoint de l’Université St. Francis Xavier a passé l’été de 2020 à essayer de trouver comment les autorités peuvent offrir le plus efficacement possible ce qui devrait être, au début, un nombre limité de vaccins afin d’avoir le plus de chances possibles de ralentir la propagation du virus. 

« La vaccination d’une population est, sans contredit, plus un problème de programmation que l’on pourrait le croire, affirme le professeur Hughes. Lorsque les vaccins contre la COVID-19 seront disponibles, nous n’en aurons pas assez pour vacciner tout le monde. » 

L’Organisation mondiale de la Santé et les Centers for Disease Control ont des directives relatives aux personnes à vacciner qu’ils établissent après avoir examiné bon nombre de facteurs, y compris l’économie et l’éthique des risques. Pour sa part, James Hughes met au point un modèle plus impartial qui représente la communauté comme un réseau d’individus reliés. 

« Imaginez un réseau très simple composé de trois personnes, explique-t-il. La personne du milieu est reliée aux deux autres, mais les personnes à chaque bout ne sont pas reliées entre elles. Ainsi, si la personne à l’extrémité contracte la COVID-19, nous vaccinons la personne du milieu et, par le fait même, nous sauvons ces deux personnes de même que celle à l’autre bout. Si cette personne est en contact avec un million d’autres personnes, nous venons de protéger un million de personnes à l’aide d’un seul vaccin. » 

Selon James Hughes, bon nombre de grands esprits ont une idée sur la façon de freiner la COVID-19 une fois qu’un vaccin est disponible, mais les détails de cette opération deviendront très rapidement une tâche extrêmement laborieuse. C’est à ce moment-là que les ordinateurs entrent en jeu. 

« Nous utilisons l’intelligence artificielle et l’apprentissage machine pour trouver des stratégies, explique-t-il. Nous effectuons des simulations et l’IA génère un système de programmes qui nous indique qui vacciner. » 

En utilisant les systèmes de Calcul Canada et d’ACENET, J. Hughes peut extrapoler le nombre de simulations de façon significative. À son avis, les ordinateurs sont les outils de choix pour faire des simulations, car l’IA ne comporte pas les partialités inhérentes des êtres humains.

« L’IA n’est pas biaisée par des notions préconçues », affirme-t-il. Une fois qu’ils ont des stratégies, les humains peuvent appliquer leurs normes éthiques et ajuster les réponses au besoin. 

James Hughes collabore avec d’autres équipes — une de l’Université de Guelph et l’autre de l’Université Brock — et il souhaite pouvoir impliquer une plus grande communauté de chercheurs. 

Le professeur adjoint a focalisé son attention sur la COVID-19 au moment où le virus a frappé, mais ses recherches ont toujours utilisé l’apprentissage machine pour résoudre les problèmes du monde réel pour lesquels des solutions ne se présentent pas toujours. La source des problèmes peut se trouver dans la cinématique, la géologie, la musique, les finances et le cerveau humain. Par exemple, J. Hughes effectuait récemment de la modélisation sur les personnes atteintes de la maladie de Parkinson au moyen d’un tapis roulant. 

« Nous utilisions les ressources de Calcul Canada pour établir des fonctions mathématiques basées sur la façon dont ces personnes marchent, explique-t-il. Mon but était de créer un modèle prévisible qui définirait la pression intracrânienne d’un patient ayant subi un traumatisme cérébral. La meilleure façon de tester ceci consiste en une dangereuse chirurgie neurale. Nous essayons de trouver une façon moins risquée d’y arriver. »

Ses travaux exigent toujours des ressources informatiques impressionnantes. Au cours de l’année 2018, James Hughes a utilisé des « centaines et centaines » de cœurs-années. « Si j’avais effectué ses travaux sur un ordinateur de bureau ordinaire, j’aurais dû appuyer sur les touches Exécuter et Retour pendant 200 ans pour en arriver à des résultats », plaisante-t-il.

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